Modelling of Contact Problems Involved in Ensuring the Safety of Rail Transport

• Autorzy: Edward Rydygier , Zygmunt Strzyżakowski

Warianty tytułu

Udział modelowania zagadnień kontaktowych w zapewnieniu bezpieczeństwa transportu szynowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

ABSTRACT. Background: 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 wheelrail 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. (original abstract)

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. (abstrakt oryginalny)

Słowa kluczowe

EN

Transport; Mathematical modeling; Railway transport

PL

Transport; Modelowanie matematyczne; Transport kolejowy

• Czasopismo: LogForum
• Rocznik: 2013
• Tom: 9
• Numer: nr 4
• Strony: 231--238

Twórcy

autor

Edward Rydygier

• Kazimierz Pułaski University of Technology and Humanities in Radom, Poland

autor

Zygmunt Strzyżakowski

• Municipal Office of Capital City of Warsaw

Bibliografia

• Kisilowski J. (Ed.), 1991, Dynamika układu mechanicznego pojazd szynowy - tor [Dynamics of the mechanical system rail vehicle-track], Scientific Publisher PWN, Warsaw.
• Potter D., 1980, Computational physics, Wiley, New York.
• Rydygier E., Strzyżakowski Z., 2009, The Simulation Method used to solve engineering inverse problems, Argesim Report 35, 2704-2707, Ed. Vienna University of Technology.
• Rydygier E., Strzyżakowski Z., 2009, Application of numerical methods of field sources identification to selected issues in rail vehicle-track system, Warsaw University of Technology Scietific Works, Transport, Z71, 196-205, Warsaw University of Technology Publishing House, Warsaw.
• Rydygier E., Strzyżakowski Z., 2010, Efektywne metody modelowania użyteczne w eksploatacji pojazdów szynowych [Effective modelling methods used in exploitation rail vehicles], Logistyka [Logistics] 2/2010.
• Rydygier E., Strzyżakowski Z., 2011, Modelowanie zagadnień w układzie pojazd szynowy - tor [Modelling issues in the rail vehicle-track system], Logistyka [Logistics] 3/2011.
• Rydygier E., Strzyżakowski Z., 2012, Modelowanie problemów odwrotnych w diagnostyce toru kolejowego [Inverse problems modelling in diagnostics of the railway track], Logistyka [Logistics] 3/2012.
• Rydygier E., Strzyżakowski Z., 2012, Metody modelowania układu koło - szyna kolejowa użyteczne w diagnostyce toru kolejowego [Modelling methods of the wheel-rail system useful in the diagnostics of railway track], Technika Transportu Szynowego [Railway Transport Technology] 9/2012.
• Strzyżakowski Z., 2007, Modelowanie zagadnień dynamicznych w układach transportowych [Dynamic modeling issues in transport systems], Ed. Technical University of Radom, Radom.
• Szolc T., Nagórski Z., Piotrowski J., 2002, Simulation of vehicle - Track interaction in the medium frequency range with application to analysis of mechanical and thermal loading in contact, Vehicle System Dynamics Supplement 37, 641-652.
• Tikhonov A.N., Goncharsky A.V., Stepanov V.V., Yagola A.G., 1995, Numerical Methods for the Solution of Ill-posed Problems, Kluwer.
• Trzaska Z., 2008, Analiza i projektowanie obwodów elektrycznych [Analysis and design of electrical circuits], Warsaw University of Technology Publishing House.