Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Modelowanie procesów energetycznych w kontakcie koło – szyna na potrzeby diagnostyki toru kolejowego

Rydygier E., Strzyżakowski Z.

Logistyka

|

2014

|

nr 6

9293--9302

PL

W artykule przedstawiono metodę modelowania procesów energetycznych wykorzystującą pojęcie energii jednookresowej w zastosowaniu do badań kontaktu tocznego koło – szyna. Przyjęto, że ze strony koła na szynę działa nieciągła periodyczna siła nacisku. Model układu dynamicznego koło – tor został opisany liniowym układem równań różniczkowych drugiego rzędu. Wykonano symulacje komputerowe dla różnych parametrów mechanicznych. Przedyskutowano korzyści i ograniczenia w stosowaniu opracowanej metody. Wykazano, że zaprezentowane badania modelowe procesów energetycznych w kontakcie koło – szyna mogą zostać wykorzystane do wspomagania diagnostyki pomiarowej toru i taboru kolejowego. Przedstawione w artykule badania modelowe wpisują się w badania nad zapewnieniem bezpieczeństwa przewozów i polepszeniem komfortu podroży.

EN

The article presents a method of modeling energy processes that uses the concept of one-period energy applied to the study on a wheel – rail rolling contact. It was assumed that from the wheel on the rail operates discontinuous periodic force. The dynamic wheel – track system is described by a linear system of differential equations of second order. Solving this system the computer simulations are done for different mechanical conditions. The limits and benefits of the established method are discussed. It has been shown that the established method can support diagnostics of railway vehicles and track. The modeling studies presented in this article are the part of a study on the transport safety and comfort improvement of journey.

2

Modelling of contact problems involved in ensuring the safety of rail transport

Rydygier E., Strzyżakowski Z.

LogForum

|

2013

|

Vol. 9, no. 4

231--238

EN

Mathematical modelling aids diagnostics the track and rolling stock, as it often for technical reasons it is not possible to obtain a complete set of measurement data required to diagnose the rail and wheel deformation caused by the impact of a rail vehicle on the track. The important issue in a railway diagnostics is to study the effects of contact wheel and rail. Diagnostics investigations of track and rolling stock have a fundamental role in ensuring the safety of transport of passengers and goods. The aim of the study presented in the paper was to develop simulation methods of mathematical modelling of the wheel-rail system useful in the diagnostics of the track and a railway vehicle. Methods: In the paper two ways of modelling were presented and discussed. One of these ways is the method which consists in reducing the contact issue to field issue and solving the identification of the field source in 2-D system. Also presented a different method designed on the basis of the methods using one period energy concept. This method is adapted for modelling the dynamics of the contact wheel-rail for the normal force. It has been shown that the developed modelling methods to effectively support the study on the effects of mechanical and thermal of contact wheel-rail and contribute to the safety of operations. Results and conclusions: In the case of field sources identifications two specific issues were examined: the issue of rail torsion and the identification of heat sources in the rail due to exposure the rolling contact wheel-rail. In the case of the method using one period energy concept it was demonstrated the usefulness of this method to the study of energy processes in the contact wheel-rail under the normal periodic force. The future direction of research is to establish cooperation with research teams entrusted with the diagnostic measurements of track and rolling stock.

PL

Wstęp: Modelowanie matematyczne wspomaga diagnostykę toru i taboru kolejowego, gdyż często z przyczyn technicznych nie jest możliwe uzyskanie pełnego zestawu danych pomiarowych wymaganych do zdiagnozowania deformacji szyny i koła powstałych w wyniku oddziaływania pojazdu szynowego na tor. W diagnostyce toru i taboru kolejowego ważnym zagadnieniem jest badanie skutków kontaktu koła pojazdu i szyny. Badania diagnostyczne toru i taboru kolejowego odgrywają istotną rolę w zapewnieniu bezpieczeństwa przewozów pasażerów i towarów. Celem pracy było opracowanie symulacyjnych sposobów modelowania matematycznego układu koło - szyna kolejowa użytecznych w diagnostyce toru i pojazdu kolejowego. Metody: Przedstawiono i przedyskutowano dwa sposoby modelowania układu koło - szyna kolejowa. Jednym z tych sposobów jest metoda polegająca na sprowadzeniu badanego zagadnienia kontaktowego do zagadnienia polowego i rozwiązaniu zadania identyfikacji źródeł pola w układzie 2-D. Drugim sposobem jest metoda wykorzystująca koncepcję energii jednookresowej. Ten sposób obliczeń został zaadaptowany do modelowania dynamiki kontaktu koło - szyna dla siły normalnej. Wykazano, że opracowane metody modelowania efektywnie wspomagają badania skutków mechanicznych i cieplnych kontaktu koło - szyna oraz przyczyniają się do zapewnienia bezpieczeństwa przewozów. Wyniki i wnioski: W przypadku metody identyfikacji źródeł pola rozpatrzono dwa zagadnienia szczegółowe: zagadnienie skręcania szyny kolejowej oraz dokonano identyfikacji źródeł ciepła w szynie kolejowej spowodowanego kontaktem tocznym koło - szyna. Natomiast w przypadku metody wykorzystującej koncepcję energii jednookresowej wykazano przydatność tej metody do badania procesów energetycznych kontaktu koło - szyna kolejowa pod działaniem siły normalnej o charakterze periodycznym. Przyszłym kierunkiem badań jest praktyczne wykorzystanie opracowanych metod przez nawiązanie współpracy z zespołami badawczymi dokonującymi pomiarów diagnostycznych toru i taboru kolejowego.

3

The energy approach to electrochemical corrosion studies of nano-copper coatings

Trzaska M., Trzaska Z.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2011

|

Vol. 49, nr 1

42--52

EN

Purpose: The paper presents research results on energy impacts and effects of corrosion of electrodeposited nano- and microcrystalline copper surface layers and involve activation energy and mass transfer effects. Design/methodology/approach: The activation energy and mass transfer effects indicate effectiveness of one-period energy approach in the control of the corrosion resistance of copper deposits. Properties of coatings are examined. Findings: Loops of one-period energy dissipated during the corrosion of electrodeposits were determined. Non-sinusoidal periodic excitations of the corrosion cell and integrations of response waveforms were taken into account. The corrosion energy is expressed by the area of the loop on the energy phase plane. The influences of supplying voltage on the topography, morphology and surface roughness of the electrodeposits were examined. Research limitations/implications: The approach is suitable for system operating under non-sinusoidal periodic conditions. The main feature lies in the elimination of the frequency analysis and gives significant simplifications of the corrosion rate measurements realized with a computer processing system or function generator and digital oscilloscope. Practical implications: The important implications consist in complete eliminations of Fourier series analysis and direct exhibitions of susceptibilities of the studied material to corrosion through evaluations of one-period energy loops. The approach involves more physically exact insights on non-sinusoidal influences of environments. Originality/value: The original value consists on introduction of the energy state variables and representing the absorbed energy during the corrosion tests by the area of one-period energy loops. The novelty lies on the identification of various crystalline structures susceptibility on corrosion destructions.

4

Efektywna metoda kształtowania energii w stanie okresowym niesinusoidalnym liniowego układu dynamicznego

Trzaska Z.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2008

|

R. 84, nr 5

62-66

PL

W pracy przedstawiona jest analityczna metoda służąca do dokładnego obliczania układów liniowych w stanie okresowym przy wymuszeniach wykazujących zmiany skokowe w czasie. Istotną zaletą proponowanej metody jest całkowite uwolnienie się od efektu Gibbsa, który immanentnie jest związany ze stosowaniem szeregów Fouriera i ujawnia się nawet wówczas, gdy ich współczynniki są odpowiednio uzależnione od czasu. Wykazane zostało, że prezentowana metoda pozwala na dokładne wyznaczenie energii układu równej powierzchnia pętli na płaszczyźnie o współrzędnych (q(t), u(t)) lub równoważnie (?(t), i(t)). Wykorzystując twierdzenie BPR-N możliwe jest oszacowanie tej energii bez obliczania wartości chwilowych odpowiedzi. To umożliwia dobór kształtu wymuszenia optymalnego dla danego odbiornika w oparciu o kryterium energetyczne. Podane są też energetyczne charakterystyki sygnałów okresowych niesinusoidalnych, które stanowią alternatywę dla dotychczas powszechnie stosowanych wartości średniej i skutecznej. Rozważania teoretyczne zilustrowane są wynikami symulacji komputerowych odpowiednich układów stosowanych w praktyce.

EN

The paper is focused on presentation of a unified analytic method suitable for exact examinations of linear dynamical systems operating under composite periodic non-sinusoidal waveforms with excitations exhibiting possibly discontinuities. The main feature of this newly introduced approach lies in full release from the Gibbs effect that is immanently connected with applications of the Fourier series even in all cases whith the Fourier coefficients expressed as time functions. It has been demonstrated that the presented method makes possible the exact determination of the system’s energy being equal to the surface of a loop on the energy phase plane with coordinates (q(t), u(t)) or equivalently (?(t), i(t)). Applying the BPR-N theorem it is possible to estimate the system energy without determining the instantaneous response of the system. This leads to choice of the form of an optimal excitation in the sense of energetic criterion. Energetic characteristics of periodic nonsinusoidal waveforms are established as an alternative to the up-to-now used mean value and root mean square value, respectively. The theoretical considerations are illustrated by results of suitable computer simulations of systems taken from the practice.

5

Ocena procesów energetycznych w odbiorniku zasilanym napięciem o przebiegu prostokątnym

Trzaska Z.

Wiadomości Elektrotechniczne

|

2007

|

R. 75, nr 11

12-17

PL

Przedstawiono zagadnienia związane z możliwością szacowania energii elementu układu działającego w stanie okresowym niesinusoidalnym, bez obliczania wartości chwilowych odpowiedzi układu. Podano charakterystyki energetyczne sygnałów okresowych prostokątnych.

EN

The paper presents problems connected with assessment of circuit i component working in periodic non-sinusoidal state without calculating values of circuit instantaneous response. Power characteristies of periodical rectangular signals are given.

6

Analiza porównawcza efektywności energetycznej odbiorników dynamicznych w niesinusoidalnym stanie okresowym

Trzaska Z.

Wiadomości Elektrotechniczne

|

2007

|

R. 75, nr 7

17-20

PL

Przedstawiono analityczną metodę dokładnego obliczania układów liniowych w stanie okresowym, przy wymuszeniach wykazujących zmiany skokowe w czasie, umożliwiającą ustalenie optymalnego sposobu zasilania danego odbiornika

EN

The paper presents analytical method of aceurate calculating of linear circuits in periodical state, for step input funetions, that enable definition of optimal supply method for the load.

7

A new approach to shaping one-period energies of dynamical systems operating in non-sinusoidal states

Trzaska Z.W.

Archives of Electrical Engineering

|

2005

|

Vol. 54, nr 3

265-287

EN

A unified representation of composite periodic non-sinusoidal waveforms without any use of Fourier series is proposed. Hysteresis loops representing one-period energy on an energy phase plane are demonstrated and proved. The new formulation proposed here leads to the exact expressions suitable for direct evaluations of the energy in periodic non-sinusoidal states, which is a great advantage of the new approach, It is shown that, using the new approach, one is able to calculate the one-period energy directly from the voltage and charge or current and flux, respectively, on corresponding energy phase planes. The basic properties of the hysteresis loops of one-period energy are discussed in detail, and their geometric characteristics are confirmed using digital simulations. In particular the author shows and explains the relationship between the shape of the hysteresis loop of one-period energy and the time behavior of the voltage and current waveforms in a dynamic system operating under non-sinusoidal conditions. Respective schemes for unified representation of one-period energy loops are involved and their isoperimetric as well as isoparametric properties are discussed. The general idea is to connect information obtained from examination of an energy phenomenon over one-period loop of some related quantity to "close in on" or approximate something that behaves in a controlled (i,e,, bounded, continuous, etc.) way. The new formulation thus offers a lucid concept of electric energy in dynamic systems operating under periodic non-sinusoidal conditions. This opens a new door to many possibilities worth exploring for effective studies of periodic nonharmonic states without widely up-to-date use of Fourier series. Using digital simulation, application examples are shown to confirm the validity and practicability of the new approach.

PL

W artykule zaproponowany został efektywny i dokładny sposób reprezentacji niesinusoidalnych sygnałów okresowych oez stosowania szeregu Fouriera. Pętle histerezy energii jednookresowej na fazowej płaszczyźnie energii zostały zdefiniowane i szczegółowo przedyskutowane. Zaletą przedstawionej nowej metody dokładnego określania energii dwójników zarówno źródłowych, jak i odbiornikowych w nieharmonicznym stanie okresowym jest jej dokładność i znaczna prostota wyznaczania energii w dowolnym przedziale czasu. Jest to możliwe w oparciu o wartości chwilowe odpowiednich sygnałów, które wyznaczane są na podstawie znajomości ustalonych wartości chwilowych napięcia na zaciskach danego dwójnika oraz jego struktury i parametrów elementów go tworzących. Podstawowe właściwości pętli histerezy przedstawiających energię dwójnika wytworzoną lub zużyta w ciągu jednego okresu zmian wymuszenia zostały wyznaczone i szczegółowo ocenione a icb geometryczne charakterystyki uwypuklono w zrealizowanych symulacjach komputerowych, W szczególności wyjaśnione i uwypuklone zostały związki między kształtem pętli energii jednookresowej a wartościami chwilowymi napięcia i prądu danego dwónika działającego w nieharmonicznym stanie okresowym. Odpowiednie schematy służące do jednolitej reprezentacji histerezowych pętli energii jednookresowej zostały ustalone a ich właściwości izoparametryczne oraz izoperymetryczne zostały poddane szczegółowej analizie. Przewodnią myślą jest to, aby informacje dotyczące przebiegu procesu energetycznego w danym układzie zostały zidentyfikowane w ciągu jednego okresu zmian wymuszenia z obserwacji kształtu pętli energii jednookresowej elipsy lub stosownego prostokąta. Proponowana metoda oferuje nowe a zarazem przejrzyste podejście do problemu określania energii układu dynamicznego działającego w nieharmonicznym stanie okresowym. Stwarza to szereg cennych możliwości w zakresie efektywnych badań nieharmonicznych stanów okresowych bez uciekania się do powszechnie dotąd stosowanej metody wynikającej z właściwości szeregu Fouriera oraz jego aproksymacji. Realizacja stosownych symulacji komputerowych odniesionych do praktycznych sytuacji potwierdziła znaczenie proponowanej metody dla praktyki.