Controlled wheel flange climb derailment of the load-measuring wheel set on curved and straight track

• Autorzy: Matej J.

Warianty tytułu

PL

Kontrolowane wykolejenie pomiarowego zestawu kół na torze zakrzywionym i prostym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this paper the calculation results of controlled wheel flange climb derailment of the three-dimensional simulation model of the load-measuring wheel set with solid axle (LMW), installed under the body of the two-axle test vehicle, were presented. This model enabled to control the derailment of the LMW on the straight and curved track with small radius of curvature. The nonlinear, one-point wheel-rail contact model with the spin effects in the contact area was utilized. The influence of the angle of attack on the values of derailment coefficients in critical phase of wheel flange climb derailment was shown. The diversified wheels-loads and velocities of the LMW were also took into account. In combination with the critical coefficient of derailment the contribution of contact forces in process of wheel flange climb derailment was analyzed. All calculations were performed in Adams Rail program, suitable for dynamics examination of railway vehicles. The main questions were "whether it is possible to compare the simulation results got for the straight and curved track with small radius of curvature for the same positions and vertical loads of wheels of the LMW installed under the body of the two-axle test vehicle” and “if the way of changing of lateral external load, acting on the LMW moving with constant velocity along the track, influences the values of critical coefficients of derailment as well as contact forces for climbing wheel in critical phase of wheel flange climb derailment".

PL

W artykule przedstawiono model symulacyjny oraz wyniki obliczeń numerycznych dotyczące przebiegu kontrolowanego wykolejenia pomiarowego zestawu kół, umieszczonego pod nadwoziem wagonu badawczego. Zaproponowany model umożliwił dokładną analizę procesu wykolejenia na torze prostym i zakrzywionym o małym promieniu krzywizny. Uwzględniono różne wartości pionowego obciążenia zestawu kół oraz prędkości poruszania się badanego obiektu. Wykolejenie analizowano w kontekście wpływu kąta nabiegania, prędkości jazdy oraz sposobu narastania siły prowadzącej. Obliczenia wykonano w programie Adams Rail, przeznaczonym do badania dynamiki pojazdów szynowych i umożliwiającym wykorzystanie teorii nieliniowego kontaktu koła z szyną. Ustalono kryterialne wartości wskaźników wykolejenia w funkcji każdego z wziętych pod uwagę parametrów. Analizowano także udział i rolę sił stycznych w krytycznej fazie procesu wykolejenia. Udzielono również odpowiedzi na pytanie dotyczące różnic uzyskiwanych wyników w zależności od tego czy badanie prowadzone jest na torze prostym, czy zakrzywionym.

Słowa kluczowe

EN

wheel flange climb derailment; load-measuring wheel set; simulation research; curved track; straight track

PL

pomiarowy zestaw kół; wykolejenie kontrolowane; badania symulacyjne; tor zakrzywiony; tor prosty

• Wydawca: Instytut Pojazdów Politechniki Warszawskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Instytutu Pojazdów / Politechnika Warszawska
• Rocznik: 2015
• Tom: z. 1/101
• Strony: 75--90
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Matej J.

• Warsaw University of Technology, Institute of Vehicle

Bibliografia

• [1] ADAMS RAIL. Users Manual. Wheel-rail Element. Reference Guide. MDI, 2001.
• [2] Barbosa, R.: A 3D Contact Force Safety Criterion for Flange Climb Derailment of a Railway Wheel. Vehicle System Dynamics. Vol. 42, No. 5, April 2004, pp. 289-300.
• [3] Braghin, F.; Bruni, S.; Diana, G.: Experimental and numerical investigation on the derailment of a railway wheel set with solid axle. Vehicle System Dynamics. Vol. 44, No. 4, April 2006, pp. 305-325.
• [4] Elkins, J.A.; Carter, A.: Testing and Analysis Techniques for Safety Assessment of Rail Vehicles. Vehicle System Dynamics, No. 2, 1993, pp. 185-208.
• [5] Kalker, J.J.: Three-Dimensional Elastic Bodies in Rolling Cotntatct. Kluwer Academic Publishers. Dordrecht/Boston/London, 1990.
• [6] Kik, W. et al.: Comparison of Results of Calculations and Measurements of DYSAF tests, a research project to investigate safety limits of Derailment at High Speeds. Vehicle System Dynamics, Supplement 37, (2002), pp. 543-553.
• [7] Matej, J.: Modelowanie oraz symulacyjne badania wagonów bimodalnych w kategoriach zagrożenia wykolejeniem. Prace naukowe, Mechanika, z. 234. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2010. ISSN 0137-2335.
• [8] Parena, D.; Kuka, N.: Derailment simulation, parametric study. Vehicle System Dynamics, Supplement 33 (1999), pp. 155-167.
• [9] Santamaria, J.; Vadillo, E.G.; Gomez, J.: Influence of creep forces on the risk of derailment of railway vehicles. Vehicle System Dynamics, Vol. 47, No. 6, June 2009, pp. 721-752.
• [10] Shust, W.; Elkins, J.: Wheel forces during flange climb. Part I - track loading vehicle tests. Transportation Technology Center, Association of American Railroads, Pueblo, Colorado.
• [11] The Manchester Benchmarks for Rail Vehicle Simulation. Supplement to Vehicle System Dynamics, Volume 31. Edited by S. Iwnicki, Swets and Zeitlinger, 1999.
• [12] Wu, H.; Shu, X.; Wilson, N.: Flange Climb Derailment Criteria and Wheel/Rail Profile Management and Maintenance Guidelines for Transit Operations. TCRP Report 71. Transportation Technology Center, Inc. Pueblo, 2005.
• [13] EN 14363: 2005.: Railway applications - testing for the acceptance of running characteristics of railway vehicles - Testing of running behaviour and stationary tests. ISBN 83-243-8546-0.