Analiza przyspieszeń i prędkości drgań sieci trakcyjnej i ślizgacza pantografu w trakcie przejazdu pociągu przez nierówność progową toru

• Autorzy: Bryja Danuta , Hyliński Adam

Warianty tytułu

EN

Analysis of acceleration and vibration speed of the overhead contact line and pantograph head during train movement over track threshold inequality

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono kolejny etap badań numerycznych, prowadzących do oceny wpływu przejazdu pociągu przez nierówność progową toru na dynamiczną interakcję pomiędzy pantografem a górną siecią jezdną kolejowej trakcji elektrycznej. Wcześniejsze badania wykazały, że nierówność progowa, występująca w torze kolejowym nie wpływa znacząco na drgania sieci trakcyjnej, ale zakres tych badań był ograniczony do analizy stanu przemieszczenia sieci oraz dynamicznych zmian siły nacisku stykowego. Celem tej pracy jest zbadanie, czy wyraźne obciążenie impulsowe pojazdu kolejowego, spowodowane przejazdem przez nierówność progową przenosi się w istotny sposób na przyspieszenia drgań sieci trakcyjnej i pantografu, chociaż nie jest widoczne w przebiegach czasowych przemieszczeń. W tym celu uzupełniono oryginalną, autorską metodę symulacji drgań układu sieć trakcyjna–pociąg–tor kolejowy o ścieżkę wyznaczania prędkości i przyspieszeń drgań. Przedstawiono główne założenia dwuetapowego algorytmu symulacyjnego oraz wyniki analizy numerycznej. Analizę przeprowadzono dla dwóch typów nierówności progowej, dwóch prędkości jazdy pociągu oraz dwóch wariantów zawieszenia pojazdu. Wyniki symulacji pokazały, że pionowy ruch podstawy pantografu, dzięki dobrze amortyzowanej konstrukcji odbieraka słabo przenosi się zarówno na drgania, jak i przyspieszenia drgań ślizgacza i przewodu jezdnego. Wykazano jednak, że przejazd pantografu powoduje drgania sieci o małych amplitudach w porównaniu z jej rozpiętością, ale drgania te zachodzą z dużymi przyspieszeniami, rosnącymi wraz z prędkością przejazdową. Jest to zjawisko niekorzystne w aspekcie zmęczenia materiału.

EN

The paper presents the next stage of numerical tests, leading to the assessment of the impact of train movement over the track threshold inequality on the dynamic interaction between the pantograph and the upper contact line of the electric traction. Previous studies have shown that the threshold unevenness that occurs in a railway track does not significantly affect the vibrations of the overhead contact line, but the scope of these tests was limited to analysing the state of network displacement and dynamic changes in contact force. The purpose of this work is to examine whether the clear impulse load of a railway vehicle, caused by passing through a threshold inequality, is significantly transferred to the acceleration of traction network and pantograph vibrations, although it is not visible in the time course of displacements. For this purpose, the original, proprietary method of vibration simulation of the traction network - train - railway track system was supplemented with a path for determining the speed and acceleration of vibrations. The main assumptions of the two-stage simulation algorithm and the results of numerical analysis are presented. The analysis was carried out for two types of threshold inequality, two train speeds and two vehicle suspension variants. The simulation results showed that the vertical movement of the pantograph base, due to the well-cushioned construction of the collector, is poorly transmitted to both vibration and acceleration of the slide and contact wire vibrations. However, it has been shown that the pantograph movement causes vibrations of the network with small amplitudes compared to its span, but these vibrations occur with high accelerations, increasing with the traveling speed. In the aspect of material fatigue it is an unfavorable phenomenon.

Słowa kluczowe

PL

symulacja drgań; sieć trakcyjna; pantografy; pojazd kolejowy; tor kolejowy; nierówność progowa

EN

vibration simulation; contact system; pantographs; railway vehicle; railway track; threshold inequality

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Komunikacji Rzeczpospolitej Polskiej. Oddział w Krakowie
• Czasopismo: Zeszyty Naukowo-Techniczne Stowarzyszenia Inżynierów i Techników Komunikacji w Krakowie. Seria: Materiały Konferencyjne
• Rocznik: 2019
• Tom: Nr 2(119)
• Strony: 13--23
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys.

Twórcy

autor

Bryja Danuta

• Katedra Mostów i Kolei, Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego, Politechnika Wrocławska, Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław

autor

Hyliński Adam

• Katedra Mostów i Kolei, Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego, Politechnika Wrocławska, Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370

Bibliografia

• [1] Bryja D., Gisterek I., Popiołek A. (Hyliński), 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.
• [2] Bryja D., Popiołek A. (Hyliński), Analiza drgań pojazdów kolejowych w trakcie ich przejazdu przez nierówność progową toru, Przegląd Komunikacyjny, R. 70, nr 9, 2015, s. 68-72.
• [3] Bryja D., Popiołek A. (Hyliński), 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.
• [4] Bryja D., Prokopowicz D., Dyskretno-ciągły model obliczeniowy sprzężonego układu dynamicznego: pantograf – napowietrzna sieć trakcyjna, Przegląd Komunikacyjny, r. 71, nr 5, 2016, s. 44-51.
• [5] Bryja D., Popiołek A. (Hyliński), Droppers’ stiffness influence on dynamic interaction between the pantograph and railway catenary, Problemy Kolejnictwa = Railway Reports, 2019, t. 63, z. 183, s. 89-98.
• [6] Bryja D., Popiołek A. (Hyliński), Numeryczna symulacja drgań sieci trakcyjnych na liniach KDP, z uwzględnieniem nieliniowej pracy linek wieszakowych, monografia zbiorowa „Inżynieria kolejowa – szanse i wyzwania” pod red. P. Kozioła, A. Szaraty, W. Drozda, Wyd. Politechniki Krakowskiej, 2018. s. 55-76.
• [7] Ambrósio J., Pombo J., Pereira M., Antunes P., Mósca A., 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.
• [8] PN-EN 50318: Zastosowania kolejowe – Systemy odbioru prądu – Walidacja symulacji oddziaływania dynamicznego pomiędzy pantografem a siecią jezdną górną, PKN, Warszawa 2003.
• [9] Bryja D., Popiołek A. (Hyliński), Drgania sieci trakcyjnej spowodowane przejazdem pociągu dużych prędkości przez nierówność progową toru kolejowego, Przegląd komunikacyjny, r. 73, nr 6, 2018, s. 7-12. Analiza przyspieszeń i prędkości drgań sieci trakcyjnej i ślizgacza.. 23
• [10] Bryja D., A. Hyliński A., Computational simulation method for catenary- -train-track coupled vibrations considering track stiffness discontinuity, Studia Geotechnica et Mechanica, praca zgłoszona do druku.
• [11] Rozporządzenie Komisji (UE) nr 1301/2014 z dnia 18 listopada 2014 r. w sprawie technicznych specyfikacji interoperacyjności podsystemu Energia systemu kolei w Unii.
• [12] Pombo J., Ambrosio J., Environmental and track perturbations on multiple pantograph interaction with catenaries in high-speed trains, Computers and Structures, nr 124, 2013, s. 88-101.
• [13] Esveld C., Modern Railway Track, Zaltbommel: MRT-Productions, 2014.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).