Dyskretno-ciągły model obliczeniowy sprzężonego układu dynamicznego: pantograf – napowietrzna sieć trakcyjna

• Autorzy: Bryja D. , Prokopowicz D.

Warianty tytułu

EN

Discrete-continuous computational model of the coupled system: pantograph - overhead contact line

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono model obliczeniowy układu dynamicznego pantograf - sieć trakcyjna, w którym wykorzystani teorię drgań cięgna wiotkiego i metodę aproksymacyjną Lagrange'a - Ritza do wyprowadzenia równań ruchu sieci jezdnej obciążonej przemieszczającymi się pantografami. Modelem pantografu jest dyskretny układ dynamiczny o dwóch stopniach swobody, określających ruch dwóch mas zastępujących ślizgacz odbiorczy i ramę przegubową. System nośny sieci jezdnej potraktowano jako płaski układ cięgnowy o ciągłym rozkładzie masy, składający się z wieloprzęsłowego cięgna o trasie krzywoliniowej (lina nośna) i cięgna prostoliniowego (przewód jezdny), połączonego z cięgnem za pośrednictwem odkształcalnych wieszaków. Zasadniczym celem pracy jest prezentacja głównych idei modelu obliczeniowego, ze szczególnym uwzględnieniem wyprowadzenia równań dynamiki wstępnie napiętego, wieloprzęsłowego cięgna o niepomijalnym zwisie statycznym. Wiele uwagi poświęcono opisowi wzajemnych oddziaływań między pantografem i siecią jezdną. Opracowany model obliczeniowy umożliwia symulację komputerową drgań sieci trakcyjnej wymuszonych ruchem dwóch pantografów oraz symulację dynamicznych zmian sił nacisku stykowego.

EN

The paper presents the computational model of the pantograph - overhead contact line dynamic system, which uses the theory of cable vibrations and Lagrange - Ritz approximation method to derive equations of motion of the overhead contact line subjected to moving pantographs. The pantograph is modeled as a dynamic system of two degrees of freedom describing the motion of two masses replacing a collector head and an articulating frame. The overhead contact line is defined as a catenary system with continuously distributed mass. It consists of a multi-span cable characterized by a curvilinear route (catenary wire) and a straight cable (contact wire) connected with a catenary wire by elastic droppers. The main objective of the paper is to present principal ideas of the computational model, with a particular emphasis on formulating the equation of motion of a pre-tensioned multi-span cable with non-negligible static sag. Much attention is paid to the description of dynamic interaction between the pantograph and overhead contact line. The model allows computer simulation of catenary vibrations induced by two pantographs passing over the contact line, as well as a simulation of dynamic increments of the contact force.

Słowa kluczowe

PL

sieć trakcyjna; pantograf; model obliczeniowy; dynamika; konstrukcje cięgnowe; ruchome obciążenie inercyjne

EN

overhead contact line; pantograph; computational model; dynamics; cable structures; inertial moving loads

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Komunikacji Rzeczpospolitej Polskiej
• Czasopismo: Przegląd Komunikacyjny
• Rocznik: 2016
• Tom: Nr 5
• Strony: 44--51
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., wz.

Twórcy

autor

Bryja D.

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

autor

Prokopowicz D.

• Zakład Wytrzymałości Materiałów, Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego, Politechnika Wrocławska

Bibliografia

• [1] Rozporządzenie Komisji (UE) Nr 1301/2014 z dnia 18 listopada 2014 roku w sprawie technicznych specyfikacji interoperacyjności podsystemu "Energia" systemu kolei w Unii Europejskiej.
• [2] Norma PN-EN: 2003 "Zastosowania kolejowe - Systemy odbioru prądu - Walidacja symulacji oddziaływania dynamicznego pomiędzy pantografem a siecią jezdną górną".
• [3] Hajduk J., Osiecki J., Ustroje cięgnowe, teoria i obliczanie, WNT, Warszawa, 1970.
• [4] Jagiełło A. S., Dudzik M, Wpływ prędkości przemieszczenia się pantografu wzdłuż sieci jezdnej na układ odbierak prądu - sieć trakcyjna, Pomiary Automatyka Kontrola (PAK), vol. 56, nr 10, s. 1084-1088, 2013.
• [5] Kaniewski M., Symulacja uniesienia przewodów jezdnych sieci trakcyjnej pod wpływem przejazdu wielu pantografów, Elektrotechnika - Czasopismo Techniczne, Wyd. Polit. Krakowskiej, r. 108, z. 13, s. 143-153, 2011,
• [6] Judek S., Karwowski K., Mizan M. Wilk A., Modelowanie współpracy odbieraka prądu z siecią trakcyjną, Przegląd Elektrotechniczny, r. 91, nr 19, s. 248-253, 2015.
• [7] Wątroba P., Duda S., Gąsiorek D., Symulacje numeryczne zjawisk dynamicznych w układzie pantograf - sieć jezdna, Modelowanie Inżynierskie, nr 54, s. 94-100, 2015.
• [8] Frýba L., Dynamics of Railway Bridges, Academia Praha 1996.
• [9] Bryja D., Deterministyczne i stochastyczne metody analizy drgań mostów wiszących, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2005.
• [10] Bryja D., Knawa M., Computational model of an inclined aerial ropeway and numerical method for analysing nonlinear cable-car interaction, Computers & Structures, Civil Comp Ltd. and Elsevier Ltd., vol. 89, p. 1895-1905, 2011.
• [11] Langer J., Dynamika Budowli, Wyd. Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 1980.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.