Drgania sieci trakcyjnej spowodowane przejazdem pociągu dużych prędkości przez nierówność progową toru kolejowego

• Autorzy: Bryja D. , Popiołek A.

Warianty tytułu

EN

Vibrations of the overhead catenary caused by the passage of a high-speed train through the track stiffness discontinuity

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono metodykę symulacji drgań kolejowej sieci trakcyjnej, spowodowanych przejazdem pociągu przez nierówność progową toru. W koncepcji algorytmu symulacyjnego uwzględniono interakcję dynamiczną pomiędzy pantografami i górną siecią jezdną oraz nieliniowość wynikającą ze specyfiki pracy linek wieszakowych, które nie przenoszą ściskania - przenoszą tylko siły rozciągające. Uwzględniono także sprzężenie drgań toru i pojazdów szynowych. Zgodnie z fizyką zjawiska nie uwzględniono natomiast wpływu drgań sieci trakcyjnej przenoszonych przez pantografy na pojazd kolejowy, co pozwoliło podzielić algorytm symulacyjny na dwa etapy i opracować dwa programy komputerowe o ustalonej hierarchii działania. W pierwszym etapie symulacji wyznaczane są przebiegi czasowe drgań i prędkości drgań tych członów pociągu, na których zamontowane są pantografy. W drugim etapie, wyznaczone wcześniej przebiegi stanowią dane wejściowe a obliczane są charakterystyki drgań sieci trakcyjnej i przebieg zmian w czasie siły kontaktowej między pantografem i przewodem jezdnym. W pracy przedstawiono przykłady symulacji drgań pojazdu szynowego obserwowanych w czasie rzeczywistym w teoretycznym punkcie zamocowania podstawy pantografu. Pokazano także wyniki drugiego etapu symulacji: wybrane przebiegi drgań pantografu i pięcioprzęsłowego odcinka sieci trakcyjnej oraz oscylacje siły nacisku stykowego pantografu na przewód jezdny. Oceniono wpływ efektu progowego związanego z nierównością progową toru kolejowego.

EN

The paper presents the methodology for simulating vibrations of the railway catenary, caused by the passage of the train through the track stiffness discontinuity.The concept of the simulation algorithm takes into account the dynamie interaction between pantographs and the overhead contact wire as well as nonlinearity resulting from the specificity of the droppers behaviour, which do not carry compression - they only carry tensile forces.The coupling of track and rail vehicles vibrations is also included. According to physics, the effect of vibrations of the catenary carried by pantographs on the railway vehicle was not taken into account, which allowed to divide the simulation algorithm into two stages and develop two computer programs with a defined hierarchy of operation. In the first stage of the simulation, the time-histories of vibrations and vibration velocities of those train cars, on which the pantographs are mounted, are calculated. In the second stage, the previously calculated time-histories are set as the input data and the vibration characteristics of the catenary and contact force between pantograph and the contact wire are calculated. The paper presents examples of vibration simulations of a rail vehicle observed in real time at the theoretical point of the pantograph base.The results of the second stage of the simulation were also shown: selected vibration time-histories of the pantograph and the five-span section of the catenary, and oscillations of the contact force between pantograph and the contact wire. The impact of the track stiffness discontinuity on catenary vibration was assessed.

Słowa kluczowe

PL

symulacja drgań; sieć trakcyjna; pantograf; pociąg dużych prędkości; tor kolejowy; nierówność progowa

EN

vibration simulation; overhead catenary; pantograph; high-speed train; railway track; track stiffness discontinuity

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Komunikacji Rzeczpospolitej Polskiej
• Czasopismo: Przegląd Komunikacyjny
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 73, nr 6
• Strony: 7--12
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Bryja D.

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

autor

Popiołek A.

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

Bibliografia

• [1] J. Ambrósio, J. Pombo, M. Pereira, P. Antunes, A. Mósca: 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] J. Pombo, P. Antunes, J. Ambrósio: A Study on Multiple Pantograph Operations for High-Speed Catenary Contact, Proceedings of the Eleventh International Conference on Computational Structures Technology, B.H.V. Topping, (Editor), Civil-Comp Press, Stirlingshire, Scotland, 2012, paper 139.
• [3] G. Poetsch, J. Evans, R. Meisinger, W. Kortum, W. Baldauf, A. Veitl, J. Wallaschek: Pantograph/Catenary Dynamics and Control, Vehicle System Dynamics, No. 28, 1997, pp. 159-195.
• [4] PN-EN 50318: Zastosowania kolejowe - Systemy odbioru prądu - Walidacja symulacji oddziaływania dynamicznego pomiędzy pantografem a siecią jezdną górną, PKN, Warszawa 2003.
• [5] PN-EN 50367: Zastosowania kolejowe - Systemy odbioru prądu - Kryteria techniczne dotyczące wzajemnego oddziaływania między pantografem a siecią jezdną górną (w celu uzyskania wolnego dostępu), PKN, Warszawa 2012.
• [6] Rozporządzenie Komisji (UE) nr 1301/2014 z dnia 18 listopada 2014 r. w sprawie technicznych specyfikacji interoperacyjności podsystemu „Energia" systemu kolei w Unii.
• [7] J. Ambrósio, J. Pombo, M. Pereira, P. Antunes, A. Mósca: Recent Developments in Pantograph-Catenary Interaction Modelling and Analysis, International Journal of Railway Technology, Vol. 1 (1), 2012, pp. 249-278.
• [8] J. Sołkowski: Zarys analizy efektu progowego przyłączeniu nawierzchni podsypkowych z innymi typami nawierzchni, Technika Transportu Szynowego, r. 12, 2009, str. 59-65.
• [9] D. Bryja, I. Gisterek, A. Popiołek: Analiza numeryczna wpływu nierówności progowej na drgania toru kolejowego spowodowane przejazdem pociągu dużych prędkości, Inżynieria i Budownictwo, r. 71, nr 10, 2015, s. 532-536.
• [10] D. Bryja, I. Gisterek, A. Popiołek: A computational method for acceleration analysis of a railway track with a stiffness discontinuity, Proc. of the Fifteenth Int. Conf. on Civil, Structural and Environmental Engineering Computing, Prague - Czech Republic, 1-4 September 2015, ed. by J. Kruis, Y.Tsompanakis and B.H.V. Topping, Stirlingshire, Civil-Comp Press, 2015, pp. 1 -13.
• [11] D. Bryja, D. Prokopowicz: Dyskretno-ciągły model obliczeniowy sprzężonego układu dynamicznego: pantograf - napowietrzna sieć trakcyjna, Przegląd Komunikacyjny, r. 71, nr 5, 2016, s. 44-51.
• [12] D. Bryja, A. Popiołek: 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.
• [13] Langer J.: Dynamika budowli, Wyd. Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 1980.
• [14] Klasztorny M., Dynamika mostów belkowych obciążonych pociągami szybkobieżnymi, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2005

Uwagi

PL

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