Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Analysis of dynamics of a metro vehicle model with differential wheelsets

Melnik R., Sowiński B.

Transport Problems

|

2017

|

T. 12, z. 3

93--102

EN

The operating conditions of light rail vehicles (trams, metro vehicles) are predominantly different compared with those of passenger or freight trains. The increased number of low-radii curves has a negative effect on wheel–rail interaction. The general design of light rail vehicle running gear is inherited from passenger trains and adapted to different loads. However, conventional solutions of a running gear may not provide smooth low-radius curve negotiation in all circumstances. In addition, a two-point contact is likely to occur, which, in turn, leads to accelerated wear of not only the wheels’ tread but also their flanges. One of the proposals to deal with problems associated with the wheel–rail interaction in tight curves is implementing an automotive solution: a differential gear. The aim of the study is to investigate the dynamic behavior of a metro vehicle model equipped with differentials at each wheelset. The differentials were tested in two main variants: open and with internal friction torque. Internal friction torque value was set, consecutively, up to 2000 Nm. The results have shown that on tight curves a differential may improve rail vehicle wheel–rail interaction.

2

Modele osiadania toru kolejowego pod wpływem trwałych deformacji podsypki

Droździel J., Sowiński B.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Transport

|

2017

|

z. 119

77--88

PL

W artykule przedstawiono modele zastępcze toru z uwzględnieniem właściwości sprężysto-plastycznych podsypki. Cechą charakterystyczną tych właściwości jest występowanie tarcia suchego między przemieszczającymi się elementami tłucznia podczas przejazdu pojazdów szynowych. Dla układów mechanicznych z tarciem suchym można zaobserwować brak powrotu do poprzedniego stanu równowagi na skutek dyssypacji energii mechanicznej w kolejnych cyklach obciążania i odciążania. W modelu uwzględniono kumulację strat energii mechanicznej w poszczególnych symulacjach przejazdu pojazdu po torze oraz zmianę parametrów sztywności i tłumienia podsypki. Zaproponowano także algorytm rozwiązywania układu równań z tarciem suchym i założeń dla procedury numerycznej realizującej taki algorytm. W końcowej części zaprezentowano wyniki symulacji przebiegu osiadania toru.

EN

The article presents track equivalent models considering the elastic and plastic properties of the ballast. A characteristic feature of these properties is the occurrence of dry friction between moving gravel elements during the passage of rail vehicles. For mechanical systems with dry friction, no return to previous equilibrium can be observed because of dissipation of mechanical energy in subsequent cycles of loading and unloading those systems. The model also considers the accumulation of mechanical energy losses in different simulated rail vehicle passage, and the change of stiffness and damping ballast parameters. An algorithm for solving a system of equations with dry friction and assumptions for a numerical procedure implementing such an algorithm was also proposed. In the final part, the results of the simulation of the course of track settlement were presented.

3

Ocena dynamiki lekkiego pojazdu szynowego z wykorzystaniem opracowanego pakietu komputerowego

Sowiński B., Szulczyk A., Koziak S.

TTS Technika Transportu Szynowego

|

2016

|

R. 23, nr 12

216--222

PL

Jednym z kluczowych zagadnień badań nad niezawodnością urządzeń jest ich dynamiczne zachowanie w trakcie eksploatacji. Ważnym czynnikiem wpływającym na niezawodność systemów transportowych eksploatujących pojazdy szynowe jest odpowiedni stan utrzymania infrastruktury torowej. Jej niewłaściwy stan techniczny może spowodować przerwy w ruchu, które w przypadku takiego pojazdu jak tramwaj mogą zakłócić system transportowy całej aglomeracji miejskiej. Jednym z elementów stanu torowiska są geometryczne nierówności toru zmieniające się w trakcie jego eksploatacji. Ich wpływ na dynamikę pojazdu jest bezdyskusyjny. Duże nierówności i niedostosowanie do nich prędkości jazdy mogą spowodować wykolejenie pojazdu. Badania symulacyjne dynamiki pojazdu pozwalają na osza-cowanie ryzyka wykolejenia i mogą stanowić istotny element procesu homologacji. W artykule przedstawiono wyniki badań ruchu pojazdu na torach, których geometrię zdefiniowano poprzez wskaźnik jakości toru jako tory o bardzo dobrym, dobrym i dostatecznym stanie utrzymania. W badaniach wykorzystano dane pomiarowe charakteryzujące nierówności pionowe, poprzeczne oraz lokalną przechyłkę toru. W artykule skupiono się nad badaniami lekkiego pojazdu szynowego (tramwaju) z konwencjonalnymi zastawami kołowymi. Szczególną uwagę poświęcono warunkom eksploatacyjnym, w których może dojść do sytuacji niebezpiecznych zakłócających niezawodność działania miejskiego systemu transportowego.

EN

One of the key issues of research on reliability equipment is their dynamic behaviour in the course of the exploitation. An important factor affecting the reliability of transport systems exploiting rail vehicles is the appropriate state of maintenance of track infrastructure. It is the wrong condition that can cause a break in the traffic, which in the case of the vehicle such as the tram can disrupt the transport system throughout the whole urban agglomeration. One of the elements of the state of the track is arising in the course of operation of geometric inequalities of the track. Their impact on the dynamics of the vehicle is indisputable. Large inequality and lack of adaptation to these speeds can cause a derailment of the vehicle. Research simulation of vehicle dynamics allows for the estimation of the risk of derailment and it can be an important element in enhancing the process of approval. The article gives the results of the research involving the simulation of the movement of the vehicle on the tracks, where the geometry defined by the quality of the track is named as a track for a very good, good and sufficient condition. In the research we used survey data related to vertical irregularities, transversal and local cant of a railway track. The article focuses on the research of a light rail vehicle (tram) with a conventional wheelset. Particular attention was given to the conditions of exploitation, which could lead to dangerous situations disturbing reliability of the urban transport system. The article presents the method, which uses modelling of transport processes to selected aspects of the organization of rail freight. Using of modelling takes into account the conditions specific to the market economy. Specified, the conditions which must be satisfied that the demand for cargo generated by the buyers of transport services, was carried out by the railway operators who offer their services on the transport market.

4

Modelling and Dynamic Analyses of a Low-Floor Tram Vehicle

Chudzikiewicz A., Sowiński B., Melnik R.

Machine Dynamics Research

|

2016

|

Vol. 40, No. 4

5--18

EN

The independently rotating wheels (IRW) are not common solution of railway vehicles running gear. However, IRWis a natural approach enabling constructing low-floor tram vehicles by increasing free space above bogies. The aim of the paper is to study the dynamic behaviour of the new low-floor tram equipped with IRW wheelsets. In contrast to classic wheelset, the IRWs may not exhibit self-steering ability which is demanded to keep proper running behaviour. The five-piece tram model was tested according to the three simulation scenarios consisting of a curved track, a track with buckling and a track with one-side gauge narrowing. The results presented in the paper show that behavior of a bogie equipped with IRW is different from the kinematic and dynamic point of view, and could lead to premature wear of wheel and rail profiles.

5

Analysis of high frequency vibration of tram monobloc wheel

Sowiński B.

Archives of Transport

|

2016

|

Vol. 39, iss. 3

65--75

EN

European Environmental Agency estimates that about 120 million people in the EU (over 30% of the total population) are exposed to traffic noise above 55 Ldn dB. It is estimated that 10% of the EU population is exposed to noise associated with the rail traffic. The two main sources of traffic noise comes from vehicles engines and the noise generated in the contact between the wheel and the road. In the latter the considerable part the noise is due to phenomena occurring in a wheel tram – rail system. Therefore, the problem of reducing the noise generated by railway vehicles is the subject of many studies, both experimental and theoretical. Commonly used wheel trams so called "resilient wheels" are equipped with layer made of a resilient material, e.g. rubber, between the tread and the wheel disc. But the monobloc tram wheel is the standard design against which should be carried out the studies on reduction of noise in wheel-rail system. This paper presents the results of calculations related to eigenforms, eigenfrequencies and Frequency Response Function of a three-dimensional model of a monobloc tram wheel. The calculations were carried out using the finite element method. Vibration analysis was performed for the range to 5 kHz. Analysis carried out has shown that the wheel tread plays a more important role in the generation of high-frequency vibrations.

6

Model dynamiki pojazdu tramwajowego z uwzględnieniem niskiej podłogi

Chudzikiewicz A., Sowińska M., Sowiński B.

Zeszyty Naukowe. Mechanika / Politechnika Opolska

|

2015

|

z. 106

39

PL

Współczesne wymagania cywilizacyjne, związane między innymi z koniecznością zapewnienia bezpieczeństwa osobom starszym i z ograniczonymi możliwościami ruchowymi, nakładają na konstruktorów środków transportu wykorzystywanych w miejskim transporcie publicznym wymóg dostosowania pojazdów do istniejących warunków. W miejskim transporcie publicznym, od końca XX wieku obserwuje się renesans tramwaju. Aby sprostać wymaganiom opisanym wyżej, koniecznym staje się wprowadzanie do eksploatacji tramwajów posiadających 100% niskiej podłogi, co wymaga innego, nowego podejścia w procesie konstrukcji do budowy i analizy układu jezdnego takiego pojazdu. W artykule przedstawiony będzie proces modelowania takiego układu jezdnego wraz z wynikami symulacji dynamiki ruchu.

7

Jakościowa ocena stanu toru po jego regulacji

Kominowski J., Sowiński B.

Problemy Kolejnictwa

|

2015

|

Z. 168

27--32

PL

W artykule przedstawiono jakościową ocenę stanu toru zmodernizowanej linii kolejowej przed oraz po regulacji toru w płaszczyźnie poziomej i pionowej. Do badań wybrano zmodernizowany odcinek eksploatowanej linii kolejowej nr 271 Poznań – Wrocław. Scharakteryzowano wybrane usterki nawierzchni oraz określono pracę eksploatacyjną wykonaną przed ich usunięciem. Przedstawiono wybrane wyniki pomiarów stanu toru metodą pośrednią oraz bezpośrednią, a także długości występujących fal. Porównano z wartościami odchyłek dopuszczalnych według obowiązujących przepisów. Dokonano pomiarów odpowiedzi dynamicznej pojazdu pomiarowego, rejestrując przyspieszenia drgań w wybranych miejscach układu biegowego. Przeprowadzone badania i analizy wykazały, iż pomiary układu geometrycznego toru kolejowego wykonane metodą pośrednią oraz bezpośrednią mają podobny charakter przy odmiennych wartościach. Różnice pomiędzy uzyskanymi wynikami wpływają na obliczane wskaźniki jakości oraz powodują odmienną ocenę stanu toru przy założonych odchyłkach dopuszczalnych. Wyniki odpowiedzi dynamicznej pojazdu pomiarowego przed i po regulacji toru wskazują na poprawę stanu toru. Wykonane badania są częścią pracy mającej na celu określenie stopnia degradacji infrastruktury w funkcji obciążenia całkowitego.

EN

Article shows quality assessment of surface modernized railway track before and aft er correct process. Object of research is modernized and exploitation section railway lines no. 271 Poznań – Wrocław. Shown selected defects of track geometry and estimated traffic load. Moreover shows selected results of direct and indirect track geometry measurement and wavelengths of track geometrical irregularities was found. Results of analysis was confronted and referenced to current regulations. Simultaneously recording car dynamic response was measurement. Results analysis shown direct and indirect measurement of track geometry, wavelengths of track geometrical irregularities were similar but their amplitude was different. Difference between results affect to rail quality index and to assessment of rail state. Measurements made on the same track indicate, that the wavelengths of irregularities did not change, but their amplitudes are changed. Results of vehicle dynamic response before and after correct process confirm improvement.

8

Badania symulacyjne dynamiki tramwaju z niezależnie obracającymi się kołami na torze o różnym stanie utrzymania

Sowiński B.

Logistyka

|

2015

|

nr 4

972--981, CD1

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań symulacyjnych dynamiki tramwaju niskopodłogowego. Drgania układu wywołane były zaburzeniami geometrii toru o różnej jakości. Ocenę dynamicznego zachowanie się pojazdu przeprowadzono za pomocą szeregu symulacji na długich (ok. 500 m) odcinkach toru w zakresie prędkości spotykanych w warunkach miejskich. W badaniach symulacyjnych wzięto pod uwagę uprzednio zmierzone nierówności toru. Przeprowadzono analizę statystyczną i częstotliwościową (częstotliwość spacjalna) nierówności toru. Uzyskane wyniki badań symulacyjnych, takie jak przemieszczenia, przyspieszenia i zryw (jerk) nadwozia tramwaju zanalizowano w dziedzinie czasu i częstotliwości. Analiza ta pozwala na wyciągniecie wniosków związanych z wpływem nierówności toru na dynamikę tramwaju. Jest też przyczynkiem do zbadania komfortu jazdy pasażerów w tramwajach wyposażonych w niezależnie obracające się koła.

EN

The article presents the results of simulation studies of the dynamics of low-floor tram. The vibrations were effects of irregularities of the track geometry of varying quality. The evaluation of the dynamic behavior of the vehicle were performed using a series of simulations on track sections (approx. 500 m length) in the speed range encountered in urban environments. Previously measured track irregularities were taken into account in these studies. For track irregularities measurements were performed statistical and frequency analysis. The results of simulations, such as displacement, acceleration and a jerk of tram body were analyzed in the time and frequency domains. This analysis allows drawing conclusions related to the impact of track irregularities on the dynamics of the tram. The article is also a contribution to studies of the passenger comfort of trams equipped with independently rotating wheels.

9

Identification of Changes in Irreguralities for a Modernized Railway Track

Kominowski J., Sowiński B.

Logistics and Transport

|

2015

|

Vol. 27, No. 3

25--32

EN

This article describes the analysis of measurements of track irregularities for a selected section of a modernized railway track. The paper presents changes of selected irregularities resulting from the traffic load levels on the track section. The authors focused on analyzing results of track geometry measurements and analyzing waves of track lateral and vertical irregularities. Measurements of track irregularities were performed at the same track section by indirect and direct methods.

10

Monitorowanie stanu nawierzchni zmodernizowanego toru kolejowego

Kominowski J., Sowiński B.

Zeszyty Naukowo-Techniczne Stowarzyszenia Inżynierów i Techników Komunikacji w Krakowie. Seria: Materiały Konferencyjne

|

2014

|

Nr 2(104)

215--223

PL

Procesy modernizacji oraz rewitalizacji linii kolejowych przyczyniają się do poprawy stanu nawierzchni infrastruktury kolejowej, zwiększenia prędkości, poprawy spokojności jazdy oraz częstotliwości kursowania pociągów. W przeprowadzonych pracach budowlanych ważna jest jakościowa ocena stanu nawierzchni. Jej prawidłowa ocena wpływa na proces diagnostyczny oraz w późniejszym okresie, na wielkość środków finansowych przeznaczonych na utrzymanie. W artykule podjęto się analizy pomiarów pośrednich oraz bezpośrednich nierówności zmodernizowanego odcinka toru kolejowego po oddaniu do eksploatacji. Pomiary bezpośrednie zrealizowano przy użyciu toromierzy wózkowych, a pomiary pośrednie wykonano drezyną pomiarową EM120. Badania zrealizowano na wybranym odcinku zmodernizowanego fragmentu linii kolejowej 271 Poznań – Wrocław. Przedstawiono intensyfikację wybranych nierówności toru, a także długości fal ich występowania. Dodatkowo ukazano zmiany geometryczne nawierzchni po przeprowadzonych zabiegach mających na celu wyeliminowanie powstałych usterek. Pomiary nierówności dokonano przy oszacowaniu całkowitego obciążenia nawierzchni.

EN

Processes of modernization and revitalization of railway lines contribute to improvement of railway infrastructure state, improving speed, peace of driving and frequency of trains. It is worth stressing that qualitative assessment of railway tracks state after implemented modernisation works is very important. Its proper evaluation impact on the diagnostic process, and thereafter, the size of funds allocated for maintenance. The direct and indirect measurements of modernized section of railway track roughness have been presented in the pare. The direct measurements were carried out using trolley track gauge and the indirect measurements were made using EM120 measuring trolley. The study was carried out on selected section of modernized railway line No 271 from Poznan to Wroclaw. The intensification of selected track roughness, and the wavelength of their occurrence have been presented. Moreover, the changes in the track geometric surface after the treatment that had been undertaken to eliminate newly appeared defect shave been shown. Measurements of roughness were made while estimation of track total load.

11

Rozwój nierówności na nowym odcinku toru kolejowego

Kominowski J., Sowiński B.

Przegląd Komunikacyjny

|

2014

|

Nr 9

23--26

PL

W artykule omówiono rozwój nierówności zmodernizowanego odcinka toru kolejowego na linii kolejowej 271 pomiędzy Poznaniem a Wrocławiem. Pomiarów nierówności dokonano przy użyciu metody pośredniej oraz bezpośredniej. Do badań pośrednich posłużyła drezyna pomiarowa EM120, a pomiary bezpośrednie wykonano przy użyciu ręcznego toromierza wózkowego. Pomiarów dokonywano w różnych okresach czasu przy uwzględnieniu wykonanej pracy eksploatacyjnej. Przedstawiono analizę stanu technicznego wytypowanego odcinka w zakresie krótkich fal wybranych nierówności. Dokonano konfrontacji zmierzonych nierówności przy użyciu dwóch metod pomiarowych. Ukazano wzrost wybranych nierówności bezpośrednio wpływających na hałas i komfort jazdy pociągów.

EN

This article shown the development of railway track irregularities on modernized section of a new railway line no 271 remaining to Polish Railway Lines between Poznan and Wroclaw. Measurements of irregularities made using indirect and direct method. To indirect method was used track geometry recording car EM120 and track measuring trolley for direct method. Measurements were taken at different times due to total exploitation load transferred in this section. The article describes the results of analysis technical state of these section railway track using short vawe geometrical irregularities. Were confronted those results of analysis measured using two methods. It shown growth of selected irregularities directly affect the noise and ride comfort all rail vehicles.

12

Interrelation Between Wavelengths of Track Geometry Irregularities and Rail Vehicle Dynamic Properties

Sowiński B.

Archives of Transport

|

2013

|

Vol. 25-26, iss. 1-2

97--108

EN

The paper deals with the problem of railway track irregularities appearance in form of so-called short waves (3-25m). These geometrical irregularities were found in measurements, which were carried out on different railway tracks of Polish Railway Lines. Those tracks can be classified as tracks with good state of maintenance. The article describes the results of the analysis of geometrical irregularities of these railway tracks in frequency domain and demonstrates their statistical characteristics. The studies, in contrast to usually used approach to the analysis of the geometry of the track, are focused on the left and right rail alignment and their longitudinal level. Based on studies of different mathematical models of railway vehicles it was found the relationship between their eigenvalues and wavelengths of track geometrical irregularities. Analysis of the measurements results of car-body acceleration and bogie frame acceleration confirms the thesis that the deterioration of railway track is dependent on the dynamic influences of vehicles on the tracks.

PL

W artykule zajęto się problemem geometrycznych nierówności toru tworzących się na nim w postaci tzw. fal krótkich (3 – 25 m). Istnienie takich nierówności geometrycznych stwierdzono w pomiarach przeprowadzonych na różnych liniach Polskich Linii Kolejowych. Pomiary zostały wykonane na liniach kolejowych klasyfikowanych jako tory o dobrym stanie utrzymania. Badania nierówności toru przeprowadzono analizując ich gęstość widmową mocy i wyznaczając charakterystyki statystyczne. W oparciu o badania modeli matematycznych takich typów pojazdów jak wagon pasażerski, towarowy i lokomotywa stwierdzono istnienie związku między ich wartościami własnymi, prędkością z jaką są eksploatowane na mierzonych odcinkach toru a długościami fal nierówności. Tezę o zależności degradacji toru od dynamicznych oddziaływań na niego pojazdów potwierdziła również analiza wyników pomiarów przyspieszeń nadwozia i ram wózków.

13

Symulacyjna ocena monitorowania stanów pojazdu szynowego typu wagon

Opala M., Chudzikiewicz A., Droździel J., Sowiński B.

Logistyka

|

2010

|

nr 4

CD-CD

PL

Artykuł przedstawia wyniki badań nad sposobem monitorowania i diagnozowania uszkodzeń elementów zawieszenia pojazdów szynowych z pozycji pokładu wagonu. Na etapie koncepcji, sposób ten poddano ocenie symulacyjnej, przedstawiono przykładowe wyniki analiz i wnioski. Wykorzystano dwa modele pojazdu szynowego- model wagonu pasażerskiego i towarowego.

EN

The paper describes some results of the study on the on-board monitoring and diagnosis of failures in the railway vehicles’ running gear elements. The initial concept is submitted to the simulation analysis, the analysis exemplary results and conclusions are presented. Two railway vehicle models are used: passenger and freight car model.

14

Metoda oceny efektywności monitorowania stanów pojazdu szynowego typu wagon

Michalski K., Sowiński B.

Logistyka

|

2010

|

nr 4

CD-CD

PL

Artykuł ten opisuje metodykę oceny efektywności systemu monitorowania stanów pojazdu szynowego w aspekcie wymagań dotyczących sprzętowej części układu. Zawarte w nim wymagania powinny być pełnione w wypadku budowy każdego układu, jaki ma być zamontowany na pojeździe szynowym. Dotyczą one wymagań środowiskowych opartych na obowiązujących normach oraz wymagań funkcjonalnych związanych z właściwościami pomiarowymi stosowanej aparatury, które zagwarantują poprawne działanie systemu, a co za tym idzie jego wysoką sprawność i wiarygodność otrzymywanych informacji diagnostycznych.

EN

This paper describes methodology of evaluation method for rail vehicle state monitoring in a feature of requirements concerning hardware part of monitoring system. Contained requirements should be achieved while building every system that will be installed on rail vehicle. Environmental requirements are based on operating rules and functional requirements associated with measuring properties of used equipment. Fulfillment of these requirements will guarantee that whole system will work properly. Also high efficiency and reliability of acquired diagnostic information will be secured.

15

Method of track vertical stiffness estimation based on experiment

Droździel J., Sowiński B.

Archives of Transport

|

2010

|

Vol. 22, iss. 2

153-162

EN

This paper presents a method of estimation of the track vertical stiffness changes based on the measured track vertical deflections during quasistatic railway vehicle motion along the track. Measurements of deflections were performed on the selected railway track section for applied static axle load of the wagon. The measured deflections were used to estimate track vertical stiffness variations. The courses of these variations were considered on the basis of two series of experiments (1st and 2nd stage) executed on the same track section at ten months long interval. In both stages of the experiment weather conditions were close to each other.

PL

W artykule przedstawiono metodę wyznaczania zmian sztywności pionowej toru w oparciu o wyniki pomiarów ugięć pionowych toków szynowych podczas quasistatycznego przetaczania wagonu po torze. Pomiary tych ugięć na wybranym odcinku toru przy zadanych statycznych obciążeniach osiowych wagonu zostały wykorzystane do wyznaczenia zmian sztywności pionowej toru. Przebiegi tych zmian obliczono na podstawie dwóch serii eksperymentu (1. i 2. etap) wykonanych na tym samym odcinku toru w odstępie dziesięciomiesięcznym. Są one wykorzystywane w modelu symulacyjnym układu dynamicznego pojazd szynowy-tor. Celem badania modelu jest próba odpowiedzi na pytanie: jak zmiana sztywności pionowej toru wpływa na siły między zestawami kołowymi a torem oraz na ewolucje pionowych nierówności geometrycznych toru.

16

Zagrożenie bezpieczeństwa ruchu pojazdów szynowych spowodowane stanem toru

Chudzikiewicz A., Sowiński B., Szulczyk A.

Problemy Eksploatacji

|

2009

|

nr 4

177-192

PL

W pracy przedstawiono użycie narzędzi symulacyjnych do badania niebezpiecznych sytuacji grożących wykolejeniem się pojazdu szynowego. Wyszczególniono podstawowe przyczyny wykolejania się pociągów i przedyskutowano najczęściej stosowane kryteria oceny niebezpieczeństwa wykolejenia. Symulacyjne badania wykolejenia skoncentrowano na sytuacjach mających swoje źródło w torze. W badaniach wzięto pod uwagę imperfekcje geometrii toru, przekraczanie dopuszczalnych prędkości oraz stan utrzymania podsypki. Pojęcie geometrycznych imperfekcji toru zostało tu rozszerzone i obejmuje oprócz nierówności toru również odchylenia powierzchni tocznych szyn od wymiarów nominalnych. Niebezpieczeństwo wykolejenia związane ze stanem podsypki zostało zbadane na przykładzie lokalnej zmiany jej struktury mechanicznej spowodowanej nieod-powiednim drenażem. Obliczenia wykonano dla modelu matematycznego typowego wagonu pasażerskiego o liniowych parametrach sprężysto-tłumiących zawieszenia.

EN

This paper presents the simulation tools application to study the danger events connected with the railway vehicle derailment. Listed are the main reasons of train derailments, and discussed are the most often criteria of derailment. Simulation studies were concentrated on the situation having the source in track imperfections. Studies took into account track geometry imperfections, exceeding the railway vehicle permissible velocity limits and the ballast maintenance state. The idea of track geometrical imperfections was exceeded in this paper, and the geometrical irregularities cover deviations of rail profiles from nominal dimensions. Emergencies of derailment connected to the track maintenance state was investigated based on the local changes of ballast mechanical properties caused by insufficient drainage. The calculations were done using the model of a typical passenger car with linear spring and damping suspension parameters.

17

Modelling of the Vehicle : Track Dynamics with Dry Friction in the Ballast

Chudzikiewicz A., Droździel J., Sowiński B.

Machine Dynamics Problems

|

2009

|

Vol. 33, No. 1

23-38

EN

This paper is an approach to build a mathematical model of railway conventional track deterioration, namely a ballast layer settlement and track vertical geometric irregularities. This model is coupled with MBS vehicle model and is based on relatively simple mechanism of energy dissipation caused by dry friction between ballast grains. In the paper we will demonstrate the results of a track settlement prediction (as long-term process) obtained in series of simulations. The results are discussed in relation to the results obtained by others authors. One can state that found track settlement characteristics are similar to those obtained experimentally. Nevertheless, the similarity has, in this case, a qualitative meaning. There is also readable logarithmic dependence between a number of wheelset passages and track settlement. Quantitatively, achieved results commonly overestimate solutions given by experimental formulas.

18

Simulation study of a relation between derailment coefficient and track condition

Kardas-Cinal E., Droździel J., Sowiński B.

Archives of Transport

|

2009

|

Vol. 21, iss.1-2

85-98

EN

In the paper, the issue of predicting the safety of a four-axle railway vehicle safety in the frequency domain, depending on the track condition, is discussed. In particular, the frequency analysis of the derailment coefficient, which is defined as the ratio of lateral force Y to vertical force Q acting on an individual wheel, is conducted. Based on the measurements of these forces, the derailment coefficient for several track sections of different geometric irregularities was computed. The Y/Q characteristics determined from measurements and simulations for the same track sections were compared in the frequency domain. Finally, the simulation study of the Y/Q derailment coefficient for two track sections of different condition is presented.

PL

W artykule przedstawiono prognozowanie bezpieczeństwa jazdy czteroosiowego pojazdu szynowego w dziedzinie częstotliwości w zależności od stanu utrzymania toru. W szczególności przeprowadzono analizę częstotliwościową wartości współczynnika wykolejenia, który jest zdefiniowany jako iloraz siły poprzecznej Y do siły pionowej Q działających na koło. Opierając się na wykonanych pomiarach tych sił, został obliczony współczynnik wykolejenia na kilku odcinkach toru z różnymi nierównościami geometrycznymi. Następnie w dziedzinie częstotliwości porównano wyniki pomiarów i symulacji.

19

Mathematical model of track settlement caused by dry friction in the ballast

Chudzikiewicz A., Droździel J., Sowiński B.

Archives of Transport

|

2009

|

Vol. 21, iss. 3-4

25-38

EN

Track deterioration and certainly loss of its geometry strongly depends on track support conditions, particularly on the ballast. In this paper, anovel approach is presented to predict the evolution of track vertical irregularities due to vehicle-track dynamic interaction taking into account ballast stiffness with dry friction. An applied vehicle-track model is composed of a railway car and a track. The track is assumed to be a discrete system having a series of inertial elements, which are elastically coupled. The vertical ballast stiffness may fluctuate along the track and its damping is described by dry friction with the friction force depending on wheelset loading. In the track model, initial irregularities may be introduced to initiate the process of track deterioration and vertical track irregularities expansion. Simulation results are evaluated for a series of rail car passing and referred to other results.

PL

Degradacja toru kolejowego i utrata jego geometrii silnie zależą od warunków podparcia szczególnie od podsypki. W artykule przedstawiona jest nowa propozycja prognozowania rozwoju pionowych nierówności toru spowodowanych wzajemnym dynamicznym oddziaływaniem pojazdu i toru. Proponowana metoda uwzględnia sztywność podsypki oraz tarcie suche. Tor przyjęto jako układ dyskretny zawierający elementy bezwładnościowe, sprzężone sprężystymi łącznikami. Tłumienie w podsypce jest opisane przez tarcie suche z siłą tarcia zależną od obciążenia. W modelu wprowadzono początkową nieregularność, aby zainicjować proces degradacji toru i rozprzestrzeniania się pionowych nierówności. Wyniki symulacji pokazano dla szeregu przejazdów wagonu i porównane z innymi rezultatami przedstawianymi w literaturze.

20

Zagadnienia aproksymacji i dyskretyzacji w badaniach symulacyjnych dynamiki toru i pojazdu szynowego

Sowiński B.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Transport

|

2007

|

z. 59

3-193

PL

Przedstawiana praca dotyczy problematyki związanej z narzędziami numerycznymi i matematycznymi stosowanymi w badaniach symulacyjnych dynamiki układu pojazd szynowy-tor w zakresie drgań umownie nazywanych niskoczęstotliwościowymi. Obejmuje podstawowe zagadnienia decydujące, zdaniem autora, o jakości otrzymywanych wyników. Należą do nich: - wybór metody aproksymacji danych pomiarowych opisujących nierówności toru oraz danych pomiarowych opisujących geometrię profili kół i szyn, - zagadnienia związane z efektywnym połączeniem w programie symulacyjnym modelu matematycznego toru kolejowego, opisywanego przez równania różniczkowe cząstkowe, z matematycznym modelem pojazdu szynowego, który opisywany jest przez równania różniczkowe zwyczajne drugiego rzędu, - wybór metody numerycznego rozwiązywania równań ruchu z uwzględnieniem specyfiki dynamiki pojazdów szynowych. Autor prezentuje na ogół niepublikowane porównania zastosowania metod i procedur numerycznych używanych w badaniach symulacyjnych układu, zwracając uwagę na pewne szczegóły dotyczące wartości parametrów tych metod, których przyjęcie bez dokładnej analizy niekiedy może prowadzić do zbyt daleko idących wniosków dotyczących modelowanego obiektu. Praca jest ponadto próbą usystematyzowania wiedzy o narzędziach numerycznych używanych w badaniach dynamiki pojazdów szynowych, jak też swego rodzaju "benchmarkowaniem" metod aproksymacji profili kół i szyn oraz dyskretyzacji modeli toru kolejowego.

EN

In this book the author considers problems connected with the numerical and mathematical tools used in the simulation of the dynamics of a railway vehicIe - track system with a ran of low frequency vibrations. Fundamental problems concerning the quality of the results obtained in the simulation process are discussed. The following topics are presented: - The choice of approximation method for the data measurement of track irregularities and the data measurement of the geometry of wheel and rail profiles, - problems connected with efficient coupling during the simulation between the mathematic railway track model (described by partial differential equations) and the mathematical vehicIe model described by second order ordinary differential equations, - the choice of numerical method for solving motion equations, taking into account the specific features of railway vehicle dynamics. The author presents a performance comparison of numerical methods and procedures used in simulation research (which are generally unavailable), focusing on details related to the parameters. Acceptance of these parameter values, without their thorough analysis, may lead incorrect concIusions concerning the modeled object. Moreover, the author attempts to systemise the knowledge about the numerical tools used railway vehicIe simulation and presents a benchmark for wheel and rail profiles approximation methods and railway track models discretization methods.