Bifurcation approach to the stability analysis of rail vehicle models in a curved track

• Autorzy: Dusza M. , Zboiński K.

Warianty tytułu

PL

Bifurkacyjne podejście do analizy stateczności modeli pojazdów szynowych w łuku

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This article presents an original method of non-linear lateral stability analysis of rail vehicle in a curved track. Formal shape of the method and some example of the results are presented. The article is a contribution into the railway vehicle stability analysis as presented e.g. in [1], [3], [8], [10], [11]. Authors of these references used in their analyses different types of rail vehicle models moving in a straight track. The method presented here extends that scope of the research on a curved track. The phenomena of self-exciting vibrations and bifurcation are the key elements here. Leading wheelset lateral displacement is the observed parameter. Diagrams of this parameter versus distance are source of information to built original pairs of bifurcation plots that present authors call the stability maps. A lot of research was done with use of the presented method, e.g. [2], ]17], [18]. Here the authors present example results of investigation on influence of vehicle model suspension parameters on the stability.

PL

Artykuł przedstawia oryginalną metodę badania stateczności modeli pojazdów szynowych w łuku. Przedstawiono formalną postać metody potwierdzoną kilkoma przykładowymi wynikami badań. Praca stanowi wkład w rozwój metod badania stateczności ruchu prezentowanych m.in. w [1], [3], [8], [10], [11]. Autorzy tych publikacji badają stateczność ruchu różnych modeli pojazdów szynowych poruszających się po torze prostym. Metoda zaprezentowana tutaj rozszerza ten zakres badań na tor zakrzywiony o charakterze łuku kołowego. Zasadniczymi elementami dla metody są zjawiska drgań samowzbudnych oraz bifurkacji rozwiązań. Obserwowanym parametrem są przemieszczenia poprzeczne atakującego zestawu kołowego. Wykresy tego parametru w funkcji drogi są źródłem informacji dla budowy par wykresów bifurkacyjnych, nazywanych przez autorów mapami stateczności ruchu. Z wykorzystaniem przedstawionej metody wykonano wiele badań, np. [2], [17], [18]. Tutaj zaprezentowano kilka przykładowych wyników. Dotyczą one wpływu zmian parametrów elementów układu zawieszenia na stateczność ruchu.

Słowa kluczowe

EN

stability analysis; rain vehicle models; curved track

PL

stateczność ruchu; ruch pojazdu w łuku; mapa stateczności ruchu; analiza stateczności

• Wydawca: Warsaw University of Technology, Faculty of Transport
• Czasopismo: Archives of Transport
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 21, iss.1-2
• Strony: 147--160
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Dusza M.

autor

Zboiński K.

• Politechnika Warszawska, Wydział Transportu, 00-662 Warszawa, ul. Koszykowa 75

Bibliografia

• 1. Chengrong H., Feisheng Z.: The numerical bifurcation method of nonlinear lateral stability analysis
• 2. Dusza M.: Simulation studies of railway vehicle motion stability in curves with regard to influence of changes of the system chosen parameters. PhD thesis, Warsaw Technical University, Faculty of Transport, (in Polish), 2005.
• 3. Jensen C.N., True H.: On the new route to chaos in railway dynamics. Nonlinear Dynamics, 13, pp. 117-129, 1997.
• 4. Kalker J.J.: On the Rolling Contact of Two Elastic Bodies in the Presence of Dry Friction. Dissertation, TH Delft, Delft, 1967.
• 5. Kalker 1.1.: A fast algorithm for the simplified theory of rolling contact. Vehicle System Dynamics, 11, pp. 1-13, 1982.
• 6. Kisilowski J., Knothe K. red.: Advanced Railway Vehicle System Dynamics. WNT, Warsaw, 1991.
• 7. Knothe K, Bohm E: History of Stability of Railway and Road Vehicles. Vehicle System Dynamics, 31, pp. 283-323 , 1999.
• 8. True H., Jensen Ch.: Parameter study of hunting and chaos in railway vehicle dynamics. Proceedings of 13th IAVSD Symposium, supplement to Vehicle System Dynamics, Vol. 23, pp. 508-521, Chengdu, China 1993.
• 9. True H., Jensen Ch.: Chaos and asymmetry in Railway vehicle dynamics. Periodica Polytechnica Ser. Transp. Eng., 22(1), pp. 55-68, 1994.
• 10. True H.: Railway vehicle chaos and asymmetric hunting. Proc. of 12th IAVSD Symposium, suppl. to Vehicle System Dynamics, Vol. 20, pp. 625-637, Lyon, 1991.
• 11. True H., Jensen J.C., Slivsgaard E.: Non-linear Railway Dynamics and Chaos. In: Zobory L (Ed): Proc. 5th Mini Conference on Vehicles System Dynamics, Identification and Anomalies, Technical University of Budapest, Hungary, November 1996.
• 12. Wickens A.H.: The dynamics of railway vehicles on straight track: fundamental consideration of lateral stability. Proc. L Mech. Engrs., 180(3F): pp. 1-16, 1965.
• 13. Wickens A.H.: The Dynamics Stability of a simplified four-wheeled vehicle having profiled wheels. Int. J. Solids Structures, 1, pp. 385-406, 1965.
• 14. Zboiński K.: Dynamical investigation of railway vehicles on a curved track. European Journal of Mechanics, Part A Solids, Vol. 17(6), pp. 1001-1020, 1998.
• 15. Zboiński K.: Importance of imaginary forces and kinematic type nonlinearities for description of railway vehicle dynamics. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, part F, Journal of Rail and Rapid Transit, Vol. 213(F3), pp. 199-210, 1999.
• 16. Zboiński K: Relative kinematics exploited in Kane's approach to describe multibody systems in relative motion. Acta Mechanica, 147(1-4), pp. 19-34,2001.
• 17. Zboiński K, Dusza M.: Analysis and method of the analysis of non-linear lateral stability of rail way vehicles in curved track. Proc. of 18th IAVSD Symposium, suppl. Vehicle System Dynamics, Vol. 41, pp. 222-231, 2003.
• 18. Zboiński K., Dusza M.: On the problems with determination of railway vehicle lateral stability in curves by means of numerical simulation. Proceedings of 9th Vehicle System Dynamics, Identification and Anomalies, Budapest, 2004.
• 19. Zboiński K, Dusza M.: Development of the method and analysis for non-linear lateral stability of railway vehicles in a curved track. Proceedings of 19th IAVSD Symposium, suppl. Vehicle System Dynamics, Vol. 44(s1), pp. 147-157, 2006.
• 20. Zboiński K, Dusza M.: Analysis of lateral stability of a railway vehicle model in the context of different values of rail inclination. Proceedings of 10th VSDIA Conference, Budapest, 2006.
• 21. Zboiński K, Dusza M.: Bifurcation approach in studying the influence of rolling radius modeling and rail inclination on the stability of railway vehicles in a curved track. Proceedings of 20th IAVSD Symposium, suppl. Vehicle System Dynamics, Vol. 46(s1), pp. 1023-1037, 2008.