Zastosowanie środowiska programistycznego MATLAB® do analizy pneumatycznych układów hamulcowych pojazdów szynowych

• Autorzy: Goliwąs D. , Piechowiak T.

Warianty tytułu

EN

Application of MATLAB® programming environment for the analysis of the pneumatic brake systems of the rail vehicles

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule dokonano przeglądu możliwości wykorzystania metod symulacyjnych procesów zachodzących w pneumatycznych układach hamulcowych pojazdów szynowych. Zaprezentowano przykłady modelowania aparatów pneumatycznych i możliwości wykorzystania ich w modelowaniu działania układów hamulcowych pojazdów szynowych w projektach konstrukcyjnych. W odróżnieniu od wcześniejszych działań w tej dziedzinie, przedstawione metody symulacyjne są zaimplementowane w środowisku MATLAB® co ułatwia ich wykorzystanie użytkownikom zaznajomionym z tym środowiskiem. Przedstawiono również problematykę związaną z opisem zjawisk fizycznych zachodzących w pneumatycznej części układu hamulcowego. Dokonano przeglądu wbudowanych funkcji oraz dostępnych rozszerzeń programu do symulowania zachowania kompletnego układu hamulcowego. Zaproponowano rozszerzenie funkcjonalności procedur symulacji o empirycznie pozyskiwane wartości parametrów, zidentyfikowane w oparciu o badania doświadczalne rzeczywistych obiektów. Wyniki symulacji opartej na wynikach badań doświadczalnych, uzyskanych dla poszczególnych aparatów, przy tak rozbudowanym układzie z jaki mamy do czynienia w kompletnych układach hamulcowych pojazdów, mogą pozwolić na znaczne obniżenie kosztów prac projektowych realizowanych w jednostek badawczo-rozwojowych.

EN

The possibilities of using the simulation methods of processes in the pneumatic brake systems of the rail vehicles are reviewed in this article. The examples of modeling the pneumatic devices and the possibilities of their application in modeling of the braking systems working in the rail vehicles are presented. In contrast to the previous activities in this field the presented simulation methods are implemented in MATLAB® environment, which makes them easy to use by the users familiarized with this environment. The problem connected with the description of the physical phenomena occurring in the pneumatic part of the brake system is also presented. The built-in functions and the available extension of the program for simulation of the complete brake system behaviour are reviewed. The extension of the functionality of simulation procedures by the empirically obtaining the parameter values identified on basis of the experimental tests of the real objects are proposed. The results of simulation based on the results of experimental tests obtaining from the individual apparatus, with such a developed system which we deal with in the complete brake systems in the vehicle, can allow to significantly reduce the costs of design works realized in the R&D units.

Słowa kluczowe

PL

pneumatyczny układ hamulcowy; pojazd szynowy; MATLAB; symulacja

EN

air brake system; rail vehicle; MATLAB; simulation

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Pojazdy Szynowe
• Rocznik: 2013
• Tom: Nr 1
• Strony: 53--59
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys.

Twórcy

autor

Goliwąs D.

• Instytut Pojazdów Szynowych „TABOR”

autor

Piechowiak T.

• Politechnika Poznańska

Bibliografia

• [1] Air brake simulation model released, Railway Age, September 1993
• [2] Altman T., Boulos P.F.: Convergence of Newton Method in Nonlinear Network Analysis, Math. Comput. Modelling, 1995, Vol.21, No 4, s.35-41.
• [3] Brown F.T.: The Transient Response of Fluid Lines, Journal of Basic Engineering, December 1962, s. 547-553.
• [4] Dindorf R.: Notacja grafów wiązań dla układów pneumatycznych, Pneumatyka, 2002, 3, 34, s.13-14.
• [5] Gąsowski W., Piechowiak T.: Model do analizy dynamiki wzdłużnej pociągu podczas hamowania., Zeszyty Naukowe Politechniki Poznańskiej, seria Maszyny Robocze i Pojazdy, 1988, nr 30, s.31-52.
• [6] Grzesikiewicz W., Kostro J.: Modelowanie pneumatycznego układu hamulca pociągu, in: Materiały konferencji „Komputerowe systemy wspomagania prac w nauce, przemyśle i transporcie”, Zakopane 1999, s.179-184.
• [7] Lakshminarayanan P.A. I in.: A finite defference scheme for unsteady pipe flows. Int. J. Mech. Sci., Vol. 21, s.557-566
• [8] Mech A.: Przenoszenie fali hamowania w kolejowym hamulcu pneumatycznym, Pojazdy Szynowe, 1976, 2.
• [9] Murtaza M.E., Garg S.B.I.: Parametric study of a railway air brake system, Journal of Rail and Rapid Transit, Proc. Instn. Mech. Engrs., 1990, Vol. 206, s.21-36
• [10] Numerical Solution of Conservation Laws, Advances in Fluid Mechanics, Proc. Aachen, 1980, Springer Verlag 1981.
• [11] Mrożek M., Mrożek Z.: Matlab i Simulink, Helion, Gliwice 2004
• [12] Piechowiak T.: Metoda symulacyjnej analizy sterowania elektropneumatycznego hamulcowych układów pneumatyczno-mechanicznych, Zeszyty Naukowe Politechniki Poznańskiej, 2004, nr 57, s. 183-188
• [13] Greyvenstein G.P.: An implicit method for the analysis of transient flows in pipe networks, International Journal for Numerical Methods in Engineering, 2002, 53 s. 1127-1143.
• [14]Idelchik I.E.: Handbook if Hydraulic Resistance, Jaico Publishing House, Mumbai 2005.
• [15]Iwaszko J.: Opory przepływu powietrza przez elementy pneumatyczne, Prace Naukowe, Mechanika, z. 177, Politechnika Warszawska 1999.
• [16]Opracowanie zintegrowanego środowiska obsługi programu do symulacji dynamiki pociągu na bazie opracowanego wcześniej programu SYMTRA, CNTK, Temat 6039/21, 1996.
• [17]Piechowiak T.: Wpływ wybranych parametrów układu hamulcowego na bezpieczeństwo jazdy pociągów towarowych, praca doktorska, Politechnika Poznańska, Poznań 1985
• [18]Piechowiak T. „Badania i modelowanie procesów zachodzących w pneumatycznych układach hamulcowych”, Politechnika Poznańska, Rozprawy Nr 414, 2007
• [19]Piechowiak T.: Metody modelowania pracy zaworów rozrządczych pojazdów szynowych, Pojazdy Szynowe, 2006, nr 1, s. 37-50.
• [20]Piechowiak T.: Metoda matematycznego modelowania układu pneumatycznego hamulca pojazdu szynowego, Pojazdy Szynowe, 2005, nr 1, s. 37-40.
• [21]Piechowiak T., Kaluba M.: Dobór parametrów konstrukcyjnych przekładnika do napełniania przewodu głównego na podstawie obliczeń gazodynamicznych oraz badań modelu przekładnika w aspekcie spełnienia wymagań podanych w karcie UIC 541-03, Instytut Pojazdów Szynowych TABOR w Poznaniu, OR 8337, 2001 (projekt badawczy KBN nr 9T12C01018)
• [22]Piechowiak T.: Kształtowanie optymalnej charakterystyki sterującej procesami napełniania i opróżniania przewodu głównego, Instytut Pojazdów Szynowych TABOR w Poznaniu, OR 8432, 2001 (projekt badawczy KBN nr 9T12C01018)
• [23]Piechowiak T.: Hamulce pojazdów szynowych. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 2012
• [24] Tuliszka E.: Mechanika płynów, Wyd. Politechniki Poznańskiej, Poznań 1969
• [25]Walczak J.: Inżynierska mechanika płynów, Wyd. Politechniki Poznańskiej, Poznań 2006.