Symulacje w modelowaniu układu koło − szyna kolejowa

• Autorzy: Rydygier E. , Strzyżakowski Z.

Warianty tytułu

EN

Computer simulations to model the wheel-rail system

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wybrane symulacyjne sposoby modelowania matematycznego układu koło – szyna użyteczne w diagnostyce toru kolejowego. Przedstawiono sposób modelowania zagadnienia kontaktowego polegający na sprowadzeniu badanego układu do zagadnienia polowego i identyfikacji źródeł pola w układzie 2-D jako zagadnienia odwrotnego. Do rozwiązania układu równań różniczkowych cząstkowych zastosowano efektywną metodę numeryczną, wykorzystującą narzędzia obliczeniowe opracowane przy użyciu pojęć analizy kombinatorycznej. Metodę tę przetestowano przy użyciu symulacji komputerowych, symulując nie tylko różne rozkłady pól fizycznych, ale wykorzystując także symulacje do doboru parametrów regularyzacyjnych procedury stabilizacyjnej. Przedstawiono także inną metodę, skonstruowaną w oparciu o metody stosowane w badaniu obwodów elektrycznych, wykorzystujące koncepcję energii jednookresowej. Ten sposób obliczeń zaadaptowano do modelowania dynamiki kontaktu koło – szyna, przyjmując, że w płaszczyźnie pionowej na szynę w obszarze styku z kołem działa nieciągła siła nacisku, mająca charakter sygnału okresowego. Potwierdzono efektywność obliczeniową opracowanych metod modelowania w badaniu skutków mechanicznych i cieplnych kontaktu koło – szyna kolejowa oraz wykazano ich użyteczność w diagnostyce toru.

EN

The paper presents selected simulation methods for mathematical modelling of the wheel − rail useful in the diagnosis of railway track. For the first presented method the way of modelling consists in changing the contact problem on the problem of identification of sources of the field which is an inverse problem of 2-D system. To solve a system of partial differential equations it was used an efficient numerical method constructed with computational tools developed using the concepts from combinatorial analysis. This method was tested using computer simulations to simulate not only the different distributions of physical Fields but also to select the regularization parameter of stabilization procedure. The paper presents another method constructed on the basis of the one period energy methods used in the study of electrical circuits. This method of calculation was adapted to model the dynamics of the contact wheel – rail assuming that the vertical discontinuous force running on a rail whitin the contact area have the nature of a periodic signal. Effectiveness of computational modelling methods was confirmed on the basis of the study of the mechanical and thermal effects of contact wheel – rail and their usefulness in the diagnosis of the track was demonstrated.

Słowa kluczowe

PL

symulacja komputerowa; modelowanie matematyczne; układ koło-szyna; diagnostyka toru

EN

computer simulation; mathematical modelling; wheel-rail system; diagnosis of the track

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Symulacji Komputerowej
• Czasopismo: Symulacja w Badaniach i Rozwoju
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 3, nr 3
• Strony: 149--158
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys.

Twórcy

autor

Rydygier E.

• Urząd m. st. Warszawy, ul. Kondratowicza 20, 00-983 Warszawa
• McLeod Institute of Simulation Sciences, Radom Satellite Center, ul. Malczewskiego 29, 26-600 Radom

autor

Strzyżakowski Z.

• Uniwersytet Technologiczno-Humanistyczny im. Kazimierza Pułaskiego w Radomiu, Wydział Transportu i Elektrotechniki
• McLeod Institute of Simulation Sciences, Radom Satellite Center, ul. Malczewskiego 29, 26-600 Radom

Bibliografia

• 1. Bogacz R., Frischmuth K.: Dynamical and evolutionary effects in vehicle − track interaction. Mat. XV Warsztatów Nauk. PTSK nt. „Symulacja w badaniach i rozwoju”, Zakopane, wrzesień 2008, pp. 31-37.
• 2. Bogacz R., Świderski Z.: Symulacja warunków eksploatacyjnych powodujących uszkodzenia powierzchni tocznych kół i szyn kolejowych. Symulacja w badaniach i rozwoju (kwartalnik PTSK) Vol. 1, No. 2/2010, pp.119-125.
• 3. Dyląg Z., Jakubowicz A., Orłoś Z.: Wytrzymałość materiałów. PWN, Warszawa 2002.
• 4. Kisilowski J.(red.): Dynamika układu mechanicznego pojazd szynowy – tor. PWN, 1991.
• 5. Palczewski A.: Równania różniczkowe zwyczajne. WNT, Warszawa 2004.
• 6. Potter D.: Computational physics. Wiley, New York 1980.
• 7. Rydygier E., Strzyżakowski Z.: Application of inverse problems modelling to design and utilize rail vehicles. Proc. International Conference on Transport of the 21st Century, Stare Jabłonki, September 2007, Vol. 2, pp. 169-174.
• 8. Rydygier E., Strzyżakowski Z.: The Simulation Method used to solve engineering inverse problems. Proc. 6th Vienna Intern. Conf. on Mathematical Modelling MATHMOD9, Vienna, Feb. 2009, Vol. of Abstracts, Argesim Report No. 34, p. 451, Full Papers CD Volume, Argesim Report No. 35, Vienna University of Technology.
• 9. Rydygier E., Strzyżakowski Z.: Application of numerical methods of field sources identification to selected issues in rail vehicle – track system. Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej, Transport , Z71, 2009.
• 10. Rydygier E., Strzyżakowski Z. Zastosowanie sposobów obliczeniowych używanych w elektrotechnice do modelowania wybranych zagadnień w układzie pojazd szynowy – tor. Mat. XVII Warsztatów Naukowych PTSK nt. „Symulacja w badaniach i rozwoju”, Krynica Zdrój, wrzesień 2010, str. 74-76, cały art. w Symulacja w Badaniach i Rozwoju (kwartalnik PTSK), Vol. 1, No. 4/2010, str. 379-389.
• 11. Rydygier E., Strzyżakowski Z.: Modelowanie problemów odwrotnych w zagadnieniach transportu szynowego. Proc. 15th International Conference on Computer Systems Aided Science, Industry and Transport – TRANSCOMP 2011, Zakopane, Dec. 2011, cały artykuł Logistyka 6/2011, w dziale „Logistyka-nauka” (artykuły recenzowane) na płycie CD.
• 12. Rydygier E., Strzyżakowski Z.: Modelowanie problemów odwrotnych w diagnostyce toru kolejowego, Streszczenie w Mat. IX Konf. Naukowo-Technicznej nt. „Logistyka, systemy transportowe, bezpieczeństwo w transporcie – LogiTrans 2012”, Szczyrk, kwiecień 2012, cały artykuł w Logistyka 3/2012, w dziale „Logistyka-nauka” (artykuły recenzowane) na płycie CD.
• 13. Strzyżakowski Z.: Modelowanie zagadnień dynamicznych w układach transportowych. Wyd. Politechniki Radomskiej, Radom 2007.
• 14. Tikhonov A. N., Goncharsky A. V., Stepanov V. V., Yagola A. G.: Numerical Methods for the Solution of Ill-posed Problems. Kluwer, 1995.
• 15. Timoshenko S., Goodier J. N.: Teoria sprężystości. Wyd. „Arkady”, Warszawa 1962.