Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Railway transition curves - optimization and assessment

Zboinski Krzysztof, Woznica Piotr

Archives of Civil Engineering

|

2022

|

Vol. 68, nr 1

207--221

EN

This article relates to optimization and assessment of railway polynomial transition curves. The search for the optimum shape meant here the evaluation of the transition curve properties based on chosen dynamical quantity and generation of such a curve shape. In the study, 2-axle rail vehicle was used. The rail model represented 2-axle freight car of the average values of parameters. Mathematically understood optimization methods were also applied. As the transition curve, the authors used polynomials of 9th and 11th degrees. As the criterion of the assessment, the integral of change of lateral acceleration along the route was also used. Wide range of the circular arc radii was applied by the authors. The mentioned radii were: 600 m, 900 m, 1200 m, 2000 m and 3000 m. In the work the results of the optimization - types of the curvatures of the optimum transition curves, as well as the vehicle dynamics were presented.

PL

Celem pracy była optymalizacja kolejowych wielomianowych krzywych przejściowych 9. i 11. stopnia z wykorzystaniem nieklasycznego kryterium oceny oraz modelu pojazdu szynowego. Jako wspomniane nieklasyczne kryterium oceny autorzy zastosowali tu minimalizację wartości całki ze zmiany przyspieszenia poprzecznego nadwozia pojazdu po długości drogi. W pracy tej użyto jeden model pojazdu kolejowego. To model 2-osiowego wagonu towarowego o uśrednionych wartościach parametrów, który jest rozważany w stanie ładownym. Prosta konstrukcja pojazdu skutkuje akceptowalnymi czasami obliczeń, co jest korzystne w dużej liczbie optymalizacji. Jego strukturę pokazano na rys. 1c. Jest on uzupełniony o dyskretny pionowo i poprzecznie model toru pokazany na rys. 1a i 1b. W modelu przyjęto liniowość zawieszenia pojazdu - liniowa sztywność i tłumienie elementów zawieszenia pojazdu. To samo zastosowano w modelu toru. Wykorzystany model zawiera wszystkie kluczowe elementy modeli dynamicznych pojazdów szynowych, takie jak: kluczowe elementy masowe (zestawy kołowe i nadwozie pojazdu), elementy zawieszenia (elementy sprężyste i tłumiące), koła i geometrie szyn opisaną przez rzeczywisty, nieliniowy kształt ich profili. Poza tym, styczne siły kontaktowe są obliczane przy użyciu uproszczonej nieliniowej teorii kontaktu J.J. Kalkera. Ponadto, model pojazdu jest uzupełniony modelem toru, co oznacza, że w rzeczywistości rozważany jest układ dynamiczny pojazd-tor. Może on być traktowany jako zaawansowany model dynamiczny, zwłaszcza gdy porówna się go do punktu materialnego reprezentującego pojazd w tradycyjnych metodach oceny i kształtowania krzywych przejściowych.

2

Optimum railway transition curves for different circular arc radii

Zboinski Krzysztof, Woznica Piotr

Archives of Civil Engineering

|

2022

|

Vol. 68, nr 4

111--125

EN

This article concerns assessing the dynamical properties and shape optimization of railway transition curves (TCs) for the wide range - 600, 900, 1200, 2000, 3000, and 4000 m - of circular arc radii. The search for the optimum shape means in the current article the evaluation of the curve properties based on chosen dynamical quantities and generation of such shapes with use of a mathematically understood optimization method. As a transition curve in the studies performed, the authors adopted a polynomial of n-th degree, where n = 9 and 11. In the study one model of rail vehicle was used. The model represented 2-axle freight car of the average values of parameters. The authors took the so-called standard transition curves of 9th and 11th degrees, and 3rd degree parabola as initial transition curves in the optimization processes. As quality functions (evaluation criteria) the authors used three functions concerning lateral and vertical vehicle dynamics, and creepages in wheel-rail contact. In this work, the results of the optimization - types of the curvatures of the optimum transition curves - were presented and compared.

PL

Celem pracy była optymalizacja kolejowych wielomianowych krzywych przejściowych 9. i 11. stopnia z wykorzystaniem niestandardowych kryteriów oceny krzywej oraz modelu pojazdu szynowego. Jako wspomniane kryteria oceny autorzy pracy zastosowali tu minimalizację wartości całki ze zmiany przyspieszenia poprzecznego i kątowego nadwozia pojazdu po długości drogi oraz poślizgów w kontakcie koło-szyna. W pracy jej autorzy użyli jednego modelu pojazdu kolejowego. Był nim model 2-osiowego wagonu towarowego o uśrednionych wartościach parametrów, który jest rozważany w stanie ładownym. Prosta konstrukcja pojazdu skutkuje akceptowalnymi czasami obliczeń, co jest korzystne w dużej liczbie optymalizacji. W modelu tym przyjęto liniowość zawieszenia pojazdu - liniową sztywność i tłumienie elementów zawieszenia pojazdu. To samo zastosowano w modelu toru. Wykorzystany w pracy model zawiera wszystkie kluczowe elementy modeli dynamicznych pojazdów szynowych, takie jak: kluczowe elementy masowe (zestawy kołowe i nadwozie pojazdu), elementy zawieszenia (elementy sprężyste i tłumiące), koła i geometrię szyn opisaną przez rzeczywisty, nieliniowy kształt ich profili. Poza tym, styczne siły kontaktowe są obliczane przy użyciu uproszczonej nieliniowej teorii kontaktu J.J. Kalkera. Ponadto, model pojazdu jest uzupełniony modelem toru. Może on być traktowany jako zaawansowany model dynamiczny, zwłaszcza gdy porówna się go do punktu materialnego reprezentującego pojazd w tradycyjnych metodach oceny i kształtowania krzywych przejściowych. W pracy przyjęto następujące wartości promienia łuku kołowego R równe: 600 m, 900 m, 1200 m, 2000 m, 3000 m oraz 4000 m. Dla konkretnych wartości R i przechyłki d, autorzy zawsze obliczali prędkość pojazdu, zgodnie ze wzorami tradycyjnie przyjętymi w praktyce inżynierskiej. Przyjęto, że każda krzywa otrzymana w pracy ma krzywiznę (oraz rampę przechyłkową), która została zakwalifikowana do jednej z 5 grup. Wspomniane 5 grup (typów) to: - typ 1 - krzywizna jest w praktyce zbliżona do krzywizny wzorcowej 9. i 11. stopnia, - typ 2 - krzywizna ma kształt pośredni pomiędzy krzywizną wzorcową 9. i 11. stopnia, a parabolą 3. stopnia, krzywizna ta ma styczność typu G1 w skrajnych punktach, - typ 3 - krzywizna quasi-liniowa, bardzo zbliżona do krzywizny paraboli 3. stopnia, - typ 4 - krzywizna ma wklęsły charakter, jest ostra (4a) lub ma ciągłość typu G1 (4b) na początku KP i zawsze ostra na końcu KP, - typ 5 - krzywizna ma wypukły charakter i styczność typu G0 na początku i końcu krzywej.

3

Numerical synthesis of the track alignment and applications. Part I: The synthesis method

Dumitriu M.

Transport Problems

|

2016

|

T. 11, z. 1

19--28

EN

This paper features a method to synthesize the track irregularities, by which the alignment may be analytically represented by a pseudo-stochastic function, as well as the implementation of such method in the numerical simulation of the dynamic behaviour of the railway vehicles. The method thus suggested allows a convenient formulation of the limits of the interval specific to the wavelengths of the track lateral irregularities, so that it will be representative for the frequency range of the vehicle lateral vibrations. The Part I of this paper demonstrates the method to synthesize the track alignment and its basic elements –the power spectral density of the track irregularities, as per ORE B176 and the values associated with the track quality levels, mentioned in the UIC 518 Leaflet. The Part II introduces the results of the numerical simulations regarding the dynamic behaviour of the railway vehicle during the circulation on a tangent track with lateral irregularities, synthesized as in the method herein.

FR

L’article présente une méthode pour la synthèse des irrégularités de la voie, aveclaquelle le dressage peut être représenté analytiquement par une fonction pseudoaléatoire et aussi l’application de cette méthode dans la simulation numérique du comportement dynamique latérale des véhicules ferroviaires. La méthode proposée permet de choisir convenablement les limites d’intervalles spécifiques des longueurs d’onde des irrégularités latérales de la voie, de sort qu’elles sont représentativespour le domaine de fréquence de la vibration latérale du véhicule. La Partie I de l’article, analyse la méthode de synthèse du dressage de la voie et donne ses éléments de base –la densité spectrale de puissance décrite conformant ORE B176 et les quantités associées de la voie précisées dans la Fiche UIC 518. La Partie II présente les résultats des simulations numériques du le comportement dynamique latéral du véhicule pendant la circulation sur une voie en alignement avec des irrégularités latérales synthétisées en utilisant la méthode présentée.

4

Numerical synthesis of the track alignment and applications. Part II : The simulation of the dynamic behaviour in the railway vehicles

Dumitriu M.

Transport Problems

|

2016

|

T. 11, z. 2

5--16

EN

This paper features a method of synthesizing the track irregularities by which the alignment may be analytically represented by a pseudo-stochastic function, as well as the implementation of such a method in the numerical simulation of the dynamic behaviour of the railway vehicles. The method described in Part I relies on the power spectral density of the track irregularities, as per ORE B 176 and the specifications included in UIC 518 Leaflet regarding the track’s geometric quality. Part II shows the results of the numerical simulations regarding the lateral behaviour of the railway vehicle during the circulation on a tangent track with lateral irregularities, synthesized as in the method herein. These results point out many basic properties of the lateral vibration behaviour of the railway vehicle, a fact that demonstrates the efficiency of the suggested method.

FR

L’article présente une méthode pour la synthèsedes irrégularités de la voie, avec laquelle le dressage peut être représenté analytiquement par une fonction pseudoaléatoire et aussi l’application de cette méthode dans la simulation numérique du comportement dynamique latérale des véhicules ferroviaires. La méthode proposée, décrite dans la Partie I de l’article, este basée sur la densité spectrale de puissance desirrégularités de la voie décrite selon ORE B176 et les spécifications contenues dans la Fiche UIC 518concernant la qualité géométrique de la voie. La PartieII présente les résultats des simulations numériques dule comportement dynamique latéral du véhicule pendant la circulation sur une voie en alignement avec des irrégularités latérales synthétisées en utilisant la méthode présentée. Il met en évidence un certain nombre de propriétés de base du régime de vibrations latérales du véhicule ferroviaires, ce qui démontre l’efficacité de la méthode présentée.

5

Rozkład nacisków wagonu wielopoziomowego w torze prostym

Podsiadło R., Mąkosa Z.

Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe

|

2016

|

R. 17, nr 12

1309--1312

PL

W artykule opisano zarówno wyniki symulacji jak i metodologię przyjętą podczas modelowania dynamiki wagonu 32 osiowego w torze idealnie prostym. Symulację przeprowadzono dla wagonu poruszającego się z małą prędkością w stanie próżny/ładowny z przemieszczeniem poprzecznym najwyższego poziomu ramowego. Otrzymane wartości sił normalnych (pochodzących od nacisków kół) w warunkach dynamicznych, pozwoliły wyznaczyć dla jakich prędkości jazdy wagonu oraz przemieszczeń najwyższego poziomu ramowego wagonu wieloosiowego zachowana jest stateczność ruchu (bezpieczeństwo ruchu). Model wagonu oraz jego symulację dynamiki ruchu wykonano w środowisku UM LOCO 6.0.

EN

Methodology used to model dynamics of a 32 axial car moving on an ideal straight track and resulting simulation results are presented. The simulation was performed for the multi – level car moving at low speed in an empty / loaded state with a lateral movement of the highest level load frame. The values of normal forces (derived from wheel pressure) obtained under dynamic c onditions allowed to determine the maximal car speed and lateral movements of its highest level load frame still maintaining the movement stability (safety). The car model and simulation of the dynamic forces exerted while in motion were evaluated within the Universal Mechanism LOCO 6.0 environment.

6

On some wave problems in train-track dynamics

Bogacz R., Frischmuth K.

Symulacja w Badaniach i Rozwoju

|

2015

|

Vol. 6, nr 4

217--228

EN

The paper is devoted to the modeling, analysis and simulation of selected travelling wave-related phenomena, excited by moving loads. The study improves our understanding of undesirable effects, which are of great interest to researchers as well as to practitioners in railway engineering. It is shown that the dynamic interaction of rail vehicles with continuous and discrete systems describing the track and/or the catenary system is particularly complex in the case of high-speed motion. Further, dynamics and stability of viscoelastic track models are considered.

PL

Praca jest poświęcona modelowaniu, analizie i symulacji wybranych zjawisk związanych z falami bieżącymi, które wywołane są ruchomym wymuszeniem. Prezentowane badania mają na celu lepsze poznanie niepożądanych efektów, ważnych zarówno dla badaczy, jak i inżynierów pracujących w kolejnictwie. Wykazano, że dynamiczne oddziaływanie różnego typu pojazdów szynowych z ciągłymi i dyskretnymi układami opisującymi tor lub sieć zasilającą jest względnie złożone, w szczególności w przypadku dużych prędkości jazdy. Badania uzupełniono analizą dynamiki i stateczności lepko-sprężystych modeli toru.

7

A railway wheel wear prediction tool based on a multibody software

Pombo J., Ambrósio J., Pereira M., Lewis R., Dwyer-Joyce R., Ariaudo C., Kuka N.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2010

|

Vol. 48 nr 3

751-770

EN

The wheel wear prediction is a key-topic in the field of railway research as it has big impact on economical and safety aspects of trainset design, operation and maintenance. The aim of this work was to implement a flexible and predictive railway wheel wear tool that, starting from a specific vehicle mission, provides the wheel profile evolution as a function of the distance run. The wear estimation tool consists of the use of a sequence of pre and post-processing packages, in which the methodologies now presented are implemented, interfaced with a commercial multibody software that is used to study the railway dynamics. The computational tool is applied here to several simulation scenarios. The purpose is to demonstrate its capabilities on wear prediction by evaluating the influence of trainset design and of track layout on the wheel wear growth. Special attention is also given to study how the wear evolution is affected by the friction conditions between the wheel and rail.

PL

Przewidywanie stopnia zużycia kół pojazdów szynowych jest zagadnieniem o kluczowym znaczeniu w badaniach taboru kolejowego pod względem ekonomicznym, bezpieczeństwa, eksploatacyjnym i serwisowym. Celem tej pracy jest opis zastosowania elastycznego narzędzia komputerowego pozwalającego na symulację procesu zużycia kół w zależności od rodzaju pojazdu szynowego lub całego składu, w efekcie którego otrzymuje się ewolucję profilu kół w funkcji przebytej drogi. Narzędzie to wykorzystuje sekwencję pakietów do pre- i post-procesorowego przetwarzania, w których zawarto najnowsze metodologie obliczeń zintegrowane z komercyjnym oprogramowaniem stosowanym w kolejnictwie do badań dynamiki pociągów. Narzędzie to zaprezentowano na przykładzie różnych scenariuszy odnoszących się do kilku konkretnych warunków jazdy. Głównym celem było zademonstrowanie efektywności symulacji zużycia kół poprzez ilościowe określenie wpływu rodzaju składu pociągu i parametrów trasy na przebieg tego zużycia. Szczególną uwagę zwrócono na wrażliwość metody w odwzorowywaniu profilu kół w zależności od warunków tarcia pomiędzy kołem a szyną.