Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Problems of simulation of the pantograph–catenary contact line interaction in terms of interoperability

Szkopiński Janusz, Śmieszek Maciej

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Transport

|

2023

|

z. 137

5--18

EN

The paper presents the application of the pantograph-overhead contact line interaction simulation, which is carried out to assess the fulfillment of the essential interoperability requirements for the interoperability component, which is the overhead contact line. According to the paper's authors, carrying out model validation according to the EN 50318:2002 standard indicated in the technical specification for interoperability does not exhaust the question of the correctness of the method used. This fact is also confirmed in the literature discussed in the paper. To substantiate the above thesis, a numerical simulation was carried out in MATLAB/Simulink using a two-mass model of the pantograph and overhead contact line. As a result of the sensitivity analysis of the influence of the input data on the simulation results, conclusions were formulated to confirm the thesis in question.

PL

W pracy przedstawiona została problematyka zastosowania symulacji współpracy pantografu z siecią trakcyjną, która realizowana jest w celu oceny spełnienia wymagań zasadniczych interoperacyjności dla składnika interoperacyjności, jakim jest sieć trakcyjna. Zdaniem autorów pracy, przeprowadzenie walidacji modelu według wskazanej w technicznej specyfikacji interoperacyjności normy EN 50318:2002, nie wyczerpuje kwestii prawidłowości zastosowanej metody. Fakt ten jest również potwierdzony w literaturze, która została omówiona w pracy. Dla potrzeb uzasadnienia powyższej tezy, przeprowadzona została w programie MATLAB/Simulink symulacja numeryczna z wykorzystaniem dwu-masowego modelu pantografu i sieci trakcyjnej. W wyniku analizy wrażliwości wpływu danych wejściowych na wyniki symulacji zostały sformułowane wnioski potwierdzające przedmiotową tezę.

2

Research on the influence of power frequency electric field of pantograph on passengers’ health in high-speed EMU

Tian Rui, Zhang Jia-Qi, Lu Mai

Archives of Electrical Engineering

|

2023

|

Vol. 72, nr 2

483--501

EN

In this work we discussed the safety of the electric field environment in the No. 3 carriage where the pantograph is located. DSA380 pantograph, CRH5 EMU carriage and passengers’ models were established to study the electric field exposure of passengers at different positions. The results showed that Emax in the carriage without passengers is 1.173 x 10 6 mV/m. Then we set the passengers’ positions according to the electric field distribution in the carriage without passengers and obtained that Emax in the carriage with passengers is 3.195 x 10 6 mV/m. It can be seen that the maximum induced electric field intensity of passengers at different positions appears on the soles of shoes, the maximum value is 3.028 x 105 mV/m, the maximum induced current density occurs at the ankle, its maximum value is 3.476 x 10 -5 A/m 2. It can be concluded that the maximum induced electric field intensity of passenger’s head appears in the cerebrospinal fluid area, with a maximum value of 202.817 mV/m, and the maximum induced electric field intensity of passenger’s head at the door is larger than that in the middle of the carriage. The maximum values of the induced electric field intensity in all tissues of passengers are much smaller than the basic limits of electromagnetic exposure to the public set by the International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection (ICNIRP). This study indicated that the pantograph has little influence on the electric field environment in the carriage under working state, and will not cause any health hazard to the passengers in this working frequency electric field environment.

3

Badania statyczne odbieraków prądu w procesie produkcji oraz w trakcie eksploatacj

Garczarek Adam, Stachowiak Dorota

Przegląd Elektrotechniczny

|

2022

|

R. 98, nr 9

62--66

PL

W artykule przedstawiono zagadnienia związane z badaniami odbieraków prądu instalowanych na elektrycznych pojazdach trakcyjnych w odniesieniu do obowiązujących norm i przepisów. Omówiono tematykę pomiarów nacisku statycznego i zaprezentowano skonstruowane stanowisko pomiarowe do badań statycznych odbieraków prądu. Przedstawiono i omówiono charakterystyki statyczne dla wybranych pantografów. Badania przeprowadzono zgodnie z wymaganiami normy PN-EN 50206-1:2010.

EN

The article presents issues related to testing current collectors installed on electric traction vehicles in relation to the applicable standards and regulations. The subject of static contact force measurements is discussed and a constructed measuring stand for testing static current collectors is presented. The static characteristics for selected pantographs were presented and discussed. The tests were carried out in accordance with the requirements of the PN-EN 50206-1: 2010 standard.

4

Influence of copper content on pantograph contact strip material on maximum temperature of railroad wire

Mańka Adam, Hełka Andrzej, Ćwiek Janusz

Zeszyty Naukowe. Transport / Politechnika Śląska

|

2020

|

z. 106

97--105

EN

This article presents the results of studies on the impact of the percentage of copper in the carbon composite of the railway pantograph contact strips on the maximum temperatures of the contact wire of the overhead contact line. The tests were carried out in accordance with the requirements of standards [7, 9] and TSI [4]. The obtained relationship allows for an initial assessment of the introduced materials due to the contact wire heating criterion based on the copper content of the carbon composite, which greatly facilitates the design process and the initial assessment of the pantograph slides performance. This publication also indicates the minimum value of the percentage of copper at which the standard requirements [7] for railroad wire heating are still met.

5

Influence of contact gaps on the conditions of vehicles supply and wear and tear of catenary wires in a 3 kV DC traction system

Maciołek T., Lewandowski M., Szeląg A., Steczek M.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2020

|

Vol. 68, nr 4

759--768

EN

Short-term contact losses between a pantograph and a contact wire are not included in the standards nor are they taken into account in evaluating pantograph-contact wire interaction. These contact losses, however, accelerate wear and tear as well as disturb operation of vehicles’ drive systems. The article presents the effects of short-term contact breaks as well as an analysis of impact of contact breakages on a vehicle’s current at 3 kV DC power supply. Results of voltage and current oscillations measured in real conditions when pantograph of a DC driven chopper vehicle was running under isolators were presented. Then a simulation model of a vehicles with ac motors and voltage inverters was derived to undertake simulation experiments verifying operation of such a vehicle in condition similar to those measured in real condition.

6

Prediction of thickness of pantograph contact strips using Artificial Neural Networks

Kuźnar Małgorzata

Technical Transactions

|

2019

|

Vol. 116, iss. 12

173--180

EN

The sliding strip of the current collector (pantograph) of a rail vehicle is an element directly cooperating with the catenary and is exposed to abrasion, electric discharge and various types of damage. It is therefore the most frequently replaced element. However, often sliding strips are exchanged before exceeding the limit thickness value, which increases the costs related to technical maintenance. Because the wear process is dependent on many factors, heuristic methods are necessary to predict the thickness of the sliding strip. Knowing the predicted thickness value, it will be possible to adapt the maintenance cycle. In the article, the results of simulations carried out based on the developed structure of the artificial neural network are also presented.

PL

Nakładka ślizgowa odbieraka prądu pojazdu szynowego jest elementem bezpośrednio współpracującym z siecią trakcyjną w związku, z czym narażona jest na zużycie ścierne, elektroerozyjne oraz różnego rodzaju uszkodzenia. Jest, zatem elementem najczęściej wymienianym. Często jednak nakładki wymieniane są przed przekroczeniem granicznej wartości grubości, co zwiększa koszty związane z obsługą techniczną. Ponieważ proces zużycia jest zależny od wielu czynników, dlatego do predykcji grubości nakładki ślizgowej niezbędne jest zastosowanie metod heurystycznych. Znając prognozowaną wartość grubości, możliwe będzie odpowiednie dostosowanie cyklu utrzymania. W artykule przedstawiono wyniki symulacji przeprowadzonych na podstawie opracowanej struktury sztucznej sieci neuronowej.

7

Odchylenie poprzeczne przewodu jezdnego sieci trakcyjnej na prostej w procesie certyfikacji

Kaniewski M., Kucińska M.

TTS Technika Transportu Szynowego

|

2018

|

R. 25, nr 11

45--48

PL

Podstawowym dokumentem dla procesu certyfikacji sieci trakcyjnej jest Rozporządzenie 1301/2014 UE dotyczące technicznych specyfikacji interoperacyjności podsystemu „Energia”. Rozporządzenie weszło w życie w UE z dniem 1 stycznia 2015 r. Od dnia 1 stycznia 2016 r. nowo wyprodukowane odcinki sieci trakcyjnej powinny być objęte deklaracją UE o zgodności z wymaganiami lub przydatności do stosowania. Nowy dokument dotyczy zasadniczo sieci trakcyjnej, jednak są w nim odniesienia do Rozporządzenia 1302/2014 UE w przypadku badania nowego typu pantografu lub nowego typu pojazdu szynowego. Jednostki oceniające (NoBo) mają prawie trzyletnie doświadczenia w posługiwaniu się tym dokumentem, w interpretacji zapisów, w ocenie jasności sformułowań. W artykule opisano doświadczenia autorów w ocenie odchylenia poprzecznego przewodu jezdnego sieci jezdnej.

EN

The basic document for the traction power supply system process is COMMISSION REGULATION (EU) No 1301/2014 [1] concerning technical specifications for interoperability of the energy subsystem. The regulation came into force in the EU on January 1, 2015. Starting from January 1, 2016, newly produced sections of the overhead contact line should be covered by the EU declaration on compliance with the requirements or suitability for use. The new document mainly concerns the OHL, however, it refers to COMMISSION REGULATION (EU) No 1302/2014 [2] applicable to testing a new pantograph type or a new type of rail vehicle. Evaluation units (NoBo) have almost three years of experience in using this document, in the interpretation of entries, in assessing the clarity of formulations. The article describes the experiences of the authors in assessing the lateral deviation of the contact wire of the overhead contact line

8

Drgania sieci trakcyjnej spowodowane przejazdem pociągu dużych prędkości przez nierówność progową toru kolejowego

Bryja D., Popiołek A.

Przegląd Komunikacyjny

|

2018

|

R. 73, nr 6

7--12

PL

W pracy przedstawiono metodykę symulacji drgań kolejowej sieci trakcyjnej, spowodowanych przejazdem pociągu przez nierówność progową toru. W koncepcji algorytmu symulacyjnego uwzględniono interakcję dynamiczną pomiędzy pantografami i górną siecią jezdną oraz nieliniowość wynikającą ze specyfiki pracy linek wieszakowych, które nie przenoszą ściskania - przenoszą tylko siły rozciągające. Uwzględniono także sprzężenie drgań toru i pojazdów szynowych. Zgodnie z fizyką zjawiska nie uwzględniono natomiast wpływu drgań sieci trakcyjnej przenoszonych przez pantografy na pojazd kolejowy, co pozwoliło podzielić algorytm symulacyjny na dwa etapy i opracować dwa programy komputerowe o ustalonej hierarchii działania. W pierwszym etapie symulacji wyznaczane są przebiegi czasowe drgań i prędkości drgań tych członów pociągu, na których zamontowane są pantografy. W drugim etapie, wyznaczone wcześniej przebiegi stanowią dane wejściowe a obliczane są charakterystyki drgań sieci trakcyjnej i przebieg zmian w czasie siły kontaktowej między pantografem i przewodem jezdnym. W pracy przedstawiono przykłady symulacji drgań pojazdu szynowego obserwowanych w czasie rzeczywistym w teoretycznym punkcie zamocowania podstawy pantografu. Pokazano także wyniki drugiego etapu symulacji: wybrane przebiegi drgań pantografu i pięcioprzęsłowego odcinka sieci trakcyjnej oraz oscylacje siły nacisku stykowego pantografu na przewód jezdny. Oceniono wpływ efektu progowego związanego z nierównością progową toru kolejowego.

EN

The paper presents the methodology for simulating vibrations of the railway catenary, caused by the passage of the train through the track stiffness discontinuity.The concept of the simulation algorithm takes into account the dynamie interaction between pantographs and the overhead contact wire as well as nonlinearity resulting from the specificity of the droppers behaviour, which do not carry compression - they only carry tensile forces.The coupling of track and rail vehicles vibrations is also included. According to physics, the effect of vibrations of the catenary carried by pantographs on the railway vehicle was not taken into account, which allowed to divide the simulation algorithm into two stages and develop two computer programs with a defined hierarchy of operation. In the first stage of the simulation, the time-histories of vibrations and vibration velocities of those train cars, on which the pantographs are mounted, are calculated. In the second stage, the previously calculated time-histories are set as the input data and the vibration characteristics of the catenary and contact force between pantograph and the contact wire are calculated. The paper presents examples of vibration simulations of a rail vehicle observed in real time at the theoretical point of the pantograph base.The results of the second stage of the simulation were also shown: selected vibration time-histories of the pantograph and the five-span section of the catenary, and oscillations of the contact force between pantograph and the contact wire. The impact of the track stiffness discontinuity on catenary vibration was assessed.

9

Research on the operational properties of the new generation of railway carbon contact strips designated for pantographs. Part I

Kwaśniewski P., Franczak K., Kiesiewicz G., Knych T., Mamala A., Kawecki A., Kordaszewski S., Ściężor W., Kowal R., Rojek A., Majewski W., Kaniewski M., Majnusz R., Wycisk R., Śliwka M.

Problemy Kolejnictwa

|

2018

|

Z. 180

87--91

EN

The system of supplying railway traction vehicles with electricity is carried out through direct contact of the contact wires with contact strips of the pantograph of the locomotive. Since 2011 in Poland, in accordance with the interoperability specification of the TSI LOC & PAS, the previously used copper contact strips have been prohibited and the use of carbon contact strips has been forced. Due to the lack of domestic solutions dedicated to railway contact lines powered with DC 3 kV, foreign solutions were adopted. In order for the contact strips to be used in Polish railway lines managed by PKP PLK S.A, they must meet a number of requirements regarding their operational properties. The first part of the article presents research on the new generation of carbon contact strips manufactured by Carbo-Graf in accordance with EN 50405:2006, which is specified in TSI LOC & PAS.

10

Zastosowanie SSN do predykcji zużycia węglowych nakładek odbieraka prądu

Kuźnar M.

Symulacja w Badaniach i Rozwoju

|

2017

|

Vol. 8, nr 3-4

97--103

PL

Odbieraki prądu w pojeździe trakcyjnym służą do poboru prądu z sieci trakcyjnej. Elementem mającym bezpośredni kontakt z przewodem jezdnym jest ślizgacz, a dokładniej węglowa nakładka stykowa, narażona zarówno na zużycie eksploatacyjne, jak i różnego rodzaju uszkodzenia związane z użytkowaniem. Jest elementem odbieraka najczęściej wymienianym. W celu ustalenia przyczyny uszkodzenia nakładki konieczna jest znajomość typu uszkodzenia. Przyczyna wymiany nakładki wnioskowana może być na podstawie charakterystyki zużycia węglowych nakładek stykowych. W celu predykcji zużycia węglowych nakładek stykowych zastosowano Sztuczną Sieć Neuronową typu Feed-Forward z propagacją wsteczną o 6 warstwach ukrytych po 10 neuronów w każdej warstwie. Błąd średniokwadratowy dla procesu uczenia sieci wyniósł 0,578, a wyniki dotyczące predykcji zużycia nakładki przedstawiono w artykule.

EN

In the traction vehicles, current consumption from the overhead contact line is possible thanks to the current collectors (pantographs). An element that has a direct contact with the contact wire is a slide plate, and more specifically, a carbon contact strips. Affected by both operational wear and various types of damage related to operational maintenance, carbon strip is the element which most commonly need to be exchanged. To determine the cause of damage to the contact strip, it is necessary to know the type of damage. The reason for replacing the carbon contact strip may be claimed on the basis of the wear characteristics. In order to predict the wear of carbon strip, a Feed-Forward Artificial Neural Network with backward propagation of 6 hidden layers and 10 neurons in each layer was applied. The mean square error for the network learning process was 0.578, and the results for the pantograph contact strip wear were presented in the article.

11

Wstępna walidacja metody symulacji oddziaływania dynamicznego pomiędzy pantografem a siecią jezdną górną kolejowej trakcji elektrycznej

Bryja D., Popiołek A.

Przegląd Komunikacyjny

|

2017

|

R. 72, nr 6

21--27

PL

W pracy przedstawiono wyniki wstępnej walidacji autorskiej metody numerycznej, służącej do symulacji oddziaływania dynamicznego pomiędzy pantografem a siecią jezdną górną kolejowej trakcji elektrycznej. Przeprowadzono zgodnie z wytycznymi normy EN50318 pierwszy krok walidacji metody, polegający na porównaniu wyników symulacji z wartościami granicznymi podanymi w normie dla tzw. modelu odniesienia. Wyznaczono parametry charakterystyki dynamicznej sieci jezdnej, w rozumieniu TSI Energia, na podstawie symulacji drgań dziesięcioprzęsłowej sieci i pantografu oraz przebiegu zmian w czasie siły nacisku stykowego ślizgacza pantografu na przewód jezdny. Dane geometryczne i mechaniczne sieci i pantografu przyjęto według załącznika do normy EN 50318. Wykazano, że część parametrów charakterystyki dynamicznej sieci, wymaganych do walidacji, mieści się w granicach normowych, a pozostałe są przekroczone nieznacznie. Na podstawie wyników przeprowadzonej analizy określono kierunek dalszych badań.

EN

The paper presents the results of initial validation of the method for simulating the dynamic interaction between pantograph and overhead contact line. According to European Standard EN50318, the first step of validation was done, which consists of comparison of the simulation results with limit values given in European Standard for reference model. The dynamic behaviour characteristics, in terms of TSI ENE, were calculated from simulated vibrations of ten-span overhead contact line and pantograph, and the rate of contact force change in time. geometrical and mechanical parameters of overhead contact line and pantograph were based on an annex to European Standard EN50318. It was proved, that part of the characteristics meet European Standard requirements and the other slightly exceed the limit values. Based on results of the analysis, the direction of further research was determined.

12

Badania dynamiczne odbieraka prądu lekkiego pojazdu szynowego

Borowiec A., Ziemiański L.

Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture

|

2017

|

z. 64, nr 2/I

257--270

PL

Badania dynamiczne odbieraka prądu pojazdu szynowego przeprowadzono w celu określenia parametrów modalnych projektowanego rozwiązania. Przedmiotem badań był odbierak prądu dedykowany do lekkich pojazdów szynowych (tramwaj, kolej miejska, metro) o oznaczeniu 120ECI. W celu weryfikacji modelu modalnego podczas badań porównano wyniki analiz modalnych dla różnych sposobów wymuszania drgań (losowo, impulsowo). Przeprowadzono pomiary dla pięciu położeń ślizgacza pantografu w zakresie jego pracy.

EN

Dynamic testing of the rail vehicle current collector (pantograph) was conducted to determine the modal parameters of the proposed solution. The subject of the study was a current receiver dedicated to light rail vehicles marked 120ECI. In order to verify the modal model, the results of the modal analyzes for different vibration induction methods (random, pulsed) were compared. Measures were taken for the five positions of the collector head in its working range.

13

Hyperbolic paraboloid (HP) pantographic structure with liner scissors

Osmani A., Matini M . R., Shahbazi Y., Golabi H.

Architecture Civil Engineering Environment

|

2017

|

Vol. 10, no. 4

89--99

EN

A pantograph is a foldable structure which consists of scissor link units. A unit consists of two bars elements which are capable of rotating about their intermediate pivot node. The pantographic structures are generally utilized in flat (like roof), cylindrical (like barrel), and spherical (like dome) deployable structure and they are not used in anticlastic structure like hyperbolic parabolic (HP) structure. The HP surface may form when a convex parabolic goes on the length of concave ones with the same curvature. On the other hand, the hyperbolic surface can be constructed using two families of mutually skew lines in which the lines in each family are parallel to a common plane, but not to each other. In this paper, the creation of HP surface with pantographic structure is presented. The creation of a HP pantographic structure is demonstrated with the use of three methods including: a) two border scissors; b) four border scissors; c) All-scissor HP Pantographic Structures. Finally, the proposed methods have been compared.

PL

Pantograf jest konstrukcją składaną, która składa się z połączonych ze sobą ramion. Jednostka składa się z dwóch ramion, które mogą się obracać wokół swojego pośredniego węzła obrotowego. Struktury pantograficzne są na ogół stosowane w takich konstrukcjach struktur płaszczyznowych (np. dach), struktur cylindrycznych (np. zbiornik walcowy) i sferycznych (np. kopuła), w których możliwe jest przemieszczanie elementów struktury. Struktury pantograficzne nie są stosowane w konstrukcjach ukształtowanych z wykorzystaniem paraboloidy hiperbolicznej, których przemieszczenie elementów struktury wydaje się być niemożliwe. Hiperboloida paraboliczna może być ukształtowana poprzez przesunięcie paraboli po krzywej kierującej w postaci paraboli. Powierzchnia hiperboloidy parabolicznej może być również skonstruowana poprzez złożenie dwóch rodzin prostych skośnych równoległych do płaszczyzn kierujących tych rodzin. W artykule przedstawiono tworzenie powierzchni HP ze strukturą pantograficzną. Tworzenie struktury pantograficznej HP przedstawiono trzema metodami, takimi jak: a) metodą pary ramion skrajnych; b) metodą czterech ramion skrajnych; c) metodą wieloramiennej struktury pantograficznej. Na zakończenie porównano zaproponowane metody.

14

Uszkodzenia węglowych nakładek stykowych pantografów kolejowych stosowanych w Polsce

Sitarz M., Adamiec A., Mańka A.

TTS Technika Transportu Szynowego

|

2016

|

R. 23, nr 1-2

70--74

PL

W artykule przedstawiono klasyfikację i przyczyny najczęściej występujących uszkodzeń węglowych nakładek stykowych pantografów eksploatowanych na polskich liniach kolejowych wraz z identyfikacją przyczyn ich występowania. W artykule wskazano na najbardziej istotne elementy utrzymania odbieraków prądu, które są najczęstszą przyczyną nie tylko usterek odbieraków prądu i sieci trakcyjnej, ale również przyspieszonego zużycia współpracujących elementów i wysokich kosztów eksploatacji pojazdów trakcyjnych.

EN

The article presents the classification and the most common causes of pantographs carbon plates damage operated on Polish railways with identification of the causes of their occurrence. The article pointed out the most important elements of the maintenance of current collectors, which are the most common cause of not only the fault current collector and catenary, but they also cause accelerated wear of components and generate high operating costs of railway transport.

15

Modelowe badania nad opracowaniem geometrii profilu nośnego do kolejowych nakładek stykowych

Kwaśniewski P., Kiesiewicz G., Knych T., Kordaszewski S., Franczak K., Ściężor W., Mamala A., Wycisk R., Śliwka M.

Rudy i Metale Nieżelazne Recykling

|

2016

|

R. 61, nr 12

526--529

PL

Transfer energii elektrycznej w sieci trakcyjnej kolejowej, realizowany jest poprzez bezpośredni kontakt ślizgowy nakładek stykowych z przewodami jezdnymi. Do 2011 r. w Polsce wykorzystywano płozy miedziane, które powodowały zbyt duże zużycie kosztownych przewodów jezdnych oraz uniemożliwiały wjazd taborów wyposażonych w ten typ nakładek stykowych na tereny państw Unii Europejskiej. W związku z tym, wprowadzono w Polsce obowiązek stosowania węglowych nakładek stykowych. Niestety z powodu braku dedykowanych nakładek do systemu zasilania sieci 3k\l'DC, zaadaptowano zagraniczne rozwiązania, które podczas użytkowania wykazują problemy eksploatacyjne, wynikające z trudnych warunków panujących w polskich sieciach trakcyjnych. Dlatego w ramach założonego konsorcjum AGH-CARBOGRAF, podjęto prace nad wytworzeniem nowej generacji nakładek stykowych, dedykowanych do taboru zasilanego prądem stałym o napięciu 3 k\l, które w pewnym stopniu ograniczą występowanie dotychczas odnotowanych usterek. W artykule przedstawiono opracowane wytyczne do projektowania nakładek stykowych, które są podstawą do podjęcia prac nad wytworzeniem nowych nakładek. Dodatkowo przedstawiono badania nad jednym z głównych elementów konstrukcyjnych, jakim jest aluminiowy profil nośny. Badania obejmowały analizę numeryczną metodą MES opracowanej geometrii na podstawie zdefiniowanych wytycznych.

EN

The electrical energy transfer in a traction power network takes place through direct sliding contact between a contact strip and an overhead contact line. Until 2011, Roland only utilized the copper contact strips that had been causing excessive wear of the overhead lines and moreover, the rolling stock equipped with those was prohibited from entering other European countries. It became a requirement to use carbon strips instead. Unfortunately, due to the lack of dedicated contact strips for railway catenary systems powered with 3 k\/ DC foreign solutions were incorporated, but they have shown frequent issues as had not been designed for difficult operating conditions in Polish traction power networks. A consortium AGH-CARBOGRAF was established to develop a new generation of contact strips dedicated for 3 kV powered rolling stock that would address the issue and reduce the number of malfunctions. This paper lays the foundation for designing and developing the new contact strips and presents the findings of the finite element analysis (FEA) of one of the key components - the aluminium structural profile.

16

Methods of Reducing the Negative Influence of Weather Phenomena, Icing in Particular, on the Operation of an Overhead Catenary

Maciołek T., Szeląg A.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2016

|

Tom 18, cz. 2

640--651

PL

Elektryczne układy napędowe w systemach transportu są dobrze znane jako środki przyjazne środowisku. Przeważnie do zasilania napędów stosowane są ze względu na ich zalety sieci trakcyjne, co wymaga dedykowanego systemu zasilania trakcji. System ten obejmuje: systemy zasilania sieci jezdnej, sieci powrotnej i źródeł energii (podstacje trakcyjne). Pojazdy trakcyjne są ruchome, a połączone do obwodu w punktach styku: sieć trakcyjna z odbierakiem prądu i koła do szyn: punkt styku z siecią powrotną. Kolejowa i tramwajowa trakcja elektryczna mają górne zasilanie wykonane jako wieloprzewodowe linie napowietrzne, a sieć powrotna obejmuje szyn toru. W zelektryfikowanych systemach transportu kolejowego, sieci trakcyjne są wrażliwe, podatne na awarie i działają bez możliwości rezerwowego dostarczania energii elektrycznej ze źródła zasilania trakcji elektrycznej (podstacji trakcyjnej) do pojazdu trakcyjnego (ruchomego pociągu). Ze względu na brak możliwości rezerwowania, wymagania eksploatacyjne nałożone na sieci trakcyjne są niezwykle wysokie, tj.:- ciągłe i niezawodne dostawy energii dla elektrycznych pojazdów w okresie eksploatacji przez kilka dziesięcioleci,- właściwa współpraca z odbierakami prądu (pantografami), które wraz z pojazdem stanowią ruchome połączenia elektryczne,- minimalizacja zużycia przewodów oraz nakładek stykowych pantografów podczas obecności zjawisk elektrycznych i mechanicznych, które wpływają na jakość prądu w punkcie styku przewodu jezdnego z pantografem ruchomego pojazdu,- wytrzymałość na zmienne temperatury i zjawiska atmosferyczne, również w ekstremalnych warunkach (temperatura, opady, wiatr, lód, mróz). Przedstawiono koncepcje rozwiązań technicznych, które mogłyby przyczynić się do ochrony sieci trakcyjnej przed lodem i szronem gromadzącym się na przewodach sieci trakcyjnej, zanim w pełni ją pokryją i uniemożliwią bieżącą eksploatację pojazdów trakcyjnych. Proponowane rozwiązania są technicznie skuteczne w stosunku do wcześniej stosowanych rozwiązań: umożliwiają monitorowanie on-line sieci trakcyjnej w zmiennych warunkach pogodowych, bez zakłócania bieżącego rozkładu jazdy pociągów, ich ruchu i zapewnią oszczędzanie energii.

17

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

Bryja D., Prokopowicz D.

Przegląd Komunikacyjny

|

2016

|

Nr 5

44--51

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.

18

Modelowanie i symulacja dynamiki ruchu trakcyjnego odbieraka prądu

Wilk A., Karwowski K., Judek S., Mizan M.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2016

|

R. 92, nr 10

243--248

PL

W referacie przedstawiono dwa modele matematyczne kolejowych odbieraków prądu. Model podstawowy opracowano na podstawie analizy konstrukcji odbieraka ze stopniami swobody w ruchu obrotowym i postępowym. Drugi tzw. model zastępczy ma obydwa stopnie swobody w ruchu postępowym. Przedstawiono prosty sposób wyznaczenia wartości parametrów modelu zastępczego na podstawie wyników symulacji modelu odbieraka podstawowego. Model zastępczy, o wiarygodnych parametrach, może być używany do analizy interakcji odbieraka z siecią trakcyjną.

EN

The paper presents two mathematical models of the railway current collectors. The first basic model has degrees of freedom in rotary and in translatory motion. The second equivalent model has both degrees of freedom in translatory motion. The paper shows the way in which coefficient values of the equivalent model are defined on the basic model collector simulation. Application of the equivalent model is justifiable to analyze the interaction between pantograph and contact line.

19

Dynamic aspects of interaction: pantograph – catenary

Dudzik M., Jagiełło A. S.

Czasopismo Techniczne. Elektrotechnika

|

2016

|

Y. 113, iss. 2-E

41--51

EN

There are many existing models for the interaction of a pantograph–catenary system. The authors propose a specific model, which is amended by taking into account the dynamic part of the motion equation. This model was compared to another attempt and conclusions were drawn. A numerical study was performed using the Matlab Simulink Environment.

PL

W artykule przedstawiono zagadnienie modelowania układu drgającego odbierak prądu–sieć trakcyjna jako modelu fizycznego z masą skupioną sieci trakcyjnej. Do celów symulacyjnych spośród wielu istniejących modeli pantografów wybrano model WBL 85 3 kV, w który m.in. wyposażone są lokomotywy EU11 oraz EU43. Zaprezentowano wyniki symulacji dla tego modelu odbieraka prądu przy ruchu postępowym wzdłuż sieci jezdnej. Zaprezentowane wyniki pochodzą z symulacji wykonanej dla dwóch modeli matematycznych sieci trakcyjnej. Modele te różniły się od siebie jednym czynnikiem, który zazwyczaj jest pomijany w badaniach nad opisywanym układem. Następnie wyniki te porównano.

20

Finite element analysis of pantograph-catenary dynamic interaction

Zdziebko P., Uhl T.

Archives of Transport

|

2016

|

Vol. 39, iss. 3

77--85

EN

Numerical simulations of the pantograph-catenary dynamic interaction allow for assessment of the current collection quality provided by this subsystem at the design stage of the pantograph or the catenary system. In this paper, the authors present numerical results of simulations of the dynamic interaction between a pantograph and a catenary. Adopted catenary and pantograph models are consistent with the reference model presented in the EN 50318:2002 document, which describes the validation procedure of the simulation for the dynamic interaction between pantograph and overhead contact line. Authors have used the Finite Element Method to analyze this complex system. Ten catenary spans of simple catenary (one messenger wire and one contact wire) are modelled, each of them is 60m long. The pre-sag of the catenary is 0mm and the model of the catenary includes the stagger which equals ±200mm. The pantograph model consists of lumped masses which are connected each other with spring-damper elements. First, the static initial configuration is obtained (under gravity and tensioning loads), after which the dynamic transient simulation is conducted. Obtained results for the contact force and uplifts at supports are within the reference ranges presented in the EN 50318:2002 document, therefore it can be considered that the adopted model correctly reproduces the dynamic behaviour of the pantograph-catenary dynamic interaction.