Title
Istraživanje uticajnih parametara u interakciji točak-šina na stabilnost kretanja železničkih vozila
Creator
Bižić, Milan B., 1981-
Copyright date
2015
Object Links
Select license
Autorstvo-Nekomercijalno-Bez prerade 3.0 Srbija (CC BY-NC-ND 3.0)
License description
Dozvoljavate samo preuzimanje i distribuciju dela, ako/dok se pravilno naznačava ime autora, bez ikakvih promena dela i bez prava komercijalnog korišćenja dela. Ova licenca je najstroža CC licenca. Osnovni opis Licence: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/rs/deed.sr_LATN. Sadržaj ugovora u celini: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/rs/legalcode.sr-Latn
Language
Serbian
Cobiss-ID
Inventory ID
D-2814
Theses Type
Doktorska disertacija
description
Datum odbrane: 24.04.2015.
Other responsibilities
mentor
Petrović, Dragan, 1960-
član komisije
Gašić, Milomir, 1950-
član komisije
Stamenković, Dušan. 1948-
član komisije
Đinović, Zoran
član komisije
Popović, Zdenka. 1961-
Academic Expertise
Tehničko-tehnološke nauke
University
Univerzitet u Kragujevcu
Faculty
Fakultet za mašinstvo i građevinarstvo
Alternative title
Research of influential parameters in wheel-rail interaction on running stability of railway vehicles
Publisher
Kraljevo : [M. B. Bižić],
Format
PDF/A (XVI, 241 list)
description
Umnoženo za odbranu.
Univerzitet u Kragujevcu, Fakultet za mašinstvo i građevinarstvo u Kraljevu, 2015, dr inženjerskih nauka.
Rezime ; Abstract.
Bibliografija: listovi 236-241.
Abstract (sr)
U ovom radu izvršeno je istraživanje uticajnih parametara u interakciji
točak-šina na dinamičko ponašanje odnosno na stabilnost kretanja železničkih
vozila. Identifikovani su uticajni parametri i analizirani su glavni problemi
kretanja železničkih vozila na pravcu i u krivini. Kao ključni uticajni parametri i
pokazatelji kvaliteta dinamičkog ponašanja i stabilnosti kretanja železničkih
vozila, identifikovani su bočna sila Y i vertikalna sila Q u interakciji točak-
šina, odnosno njihov odnos Y/Q. Shodno tome, težište istraživanja stavljeno je na
razvoj jedinstvene metode za eksperimentalno određivanje sila u interakciji točak-
šina primenom mernog osovinskog sklopa. Pored određivanja sila u postupku
sertifikacije i ispitivanja stabilnosti kretanja železničkih vozila, koje je
definisano relevantnim međunarodnim standardima UIC 518 i EN 14363, razvijena
metoda omogućava i eksperimentalno određivanje položaja tačke kontakta između
točka i šine. Na osnovu formiranog numeričkog modela točka, definisani su načini
rešavanja ključnih problema pri razvoju mernih osovinskih sklopova koji se odnose
na određivanje optimalnih lokacija, rasporeda, broja i načina povezivanja mernih
traka, kao i razvoj algoritma inverzne identifikacije. Na osnovu rezultata
testiranja pomoću numeričkog modela točka, konstatovana je izuzetno visoka tačnost
razvijene metode i algoritma inverzne identifikacije koji je zasnovan na metodi
slepog izdvajanja signala pomoću analize nezavisnih komponenti (Blind signal
separation BSS using independent component analysis ICA). Odstupanja parametara u
interakciji točak-šina dobijenih pomoću razvijenog algoritma od stvarno zadatih
parametara u modelu kreću se u granicama do 2 %, dok se greška koja potiče od
nesavršenosti samog algoritma nalazi u granicama do 0,5 %. U cilju verifikacije
razvijene metode i algoritma inverzne identifikacije, izvršena su i
eksperimentalna ispitivanja na realnom objektu. Korišćen je merni osovinski sklop
mernog sistema MEROSA i specijalna probnica M10.09 proizvodnje OSS (Optički
senzorski sistemi, Beograd, Srbija). Identifikovan je odnos signal-šum, kao glavni
uticajni parametar na tačnost eksperimentalnog određivanja sila u interakciji
točak-šina i položaja tačke kontakta, primenom razvijene metode. Razvijena metoda
omogućava merenje vertikalne sile Q, bočne sile Y, kao i odnosa Y/Q, sa greškama koje
se nalaze u granicama do 10 %, dok se greška merenja položaja tačke kontakta nalazi u
granicama do 15 %. Pri kontaktu na vencu točka i većim vrednostima koeficijenta
Y/Q odnosno Y sile, ove greške merenja se smanjuju, što je izuzetno značajno za
pouzdanost i kvalitet eksperimentalnih ispitivanja sigurnosti protiv iskliznuća
železničkih vozila prema pomenutim standardima. Eksperimentalna istraživanja
potvrđuju da je razvijena metoda primenljiva u razvoju mernih osovinskih sklopova,
pri čemu omogućava veoma pouzdano određivanje parametara u interakciji točak-
šina, sa tačnošću koja se kreće u rangu najsavremenijih svetskih rešenja.
Abstract (en)
This paper deals with the research of influential parameters in wheel-rail
interaction on the dynamic behaviour or running stability of railway vehicles. The influential
parameters and main problems of running of railway vehicles on the tangent and curved track
are identified and analysed. As a key influential parameters and indicators of the quality of
the dynamic behavior and stability of movement of railway vehicles, lateral force Y and
vertical forces Q in wheel-rail interaction, or their ratio Y/Q, are identified. Consequently, the
focus of the research is placed on developing of unique method for experimental
determination of the forces in the wheel-rail interaction by using instrumented wheelset. In
addition to determining forces in the process of certification and testing of running stability
of railway vehicles which is defined by the relevant international standards UIC 518 and EN
14363, developed method enables experimental determination of the contact point position
between wheel and rail. Based on the formed numerical model of the wheel, the ways of
solving of key problems in development of instrumented wheelsets are defined. They are
related to the determination of optimal locations, layout, number and connection of strain
gauges, as well as the development of the inverse identification algorithm. Based on the
results of testing using a numerical model of the wheel, the high accuracy of the developed
method and inverse identification algorithm which is based on the method of blind signal
separation (BSS) using independent component analysis (ICA), is founded. Deviations
between the wheel-rail interaction parameters obtained using the developed algorithm and
really placed parameters in the numerical model are in range of 2 %, while the measurement
error that stems from the imperfections of the algorithm lies in the range of 0.5 %. In order to
validate the developed method and inverse identification algorithm, the experimental tests on
the real object are also performed. The instrumented wheelset of measuring system
MEROSA and special test stand M10.09 production OSS (Optical sensor systems, Belgrade,
Serbia) are used. Signal-to-noise ratio is identified as the main parameter influencing the
accuracy of experimental determination of the wheel-rail interaction forces and contact point
position using the developed method. The developed method enables measurement of vertical
force Q, lateral forces Y, as well as the ratio Y/Q, with an errors that are in the range of 10 %,
while the error of measurement of contact point position is in the range of 15 %. At the
flange contact and the higher values of ratio Y/Q or Y force, these measurement errors are
reduced, which is extremely important for reliability and quality of assessment of safety
against derailment according to the standards mentioned. Experimental tests confirm that
developed method is very applicable in the development of instrumented wheelsets and
enables highly accurate determination of parameters in the wheel-rail interaction, with
measurement accuracy that is in the range of the most contemporary world solutions.
Authors Key words
Interakcija točak-šina; dinamičko ponašanje; stabilnost kretanja;
merenje sila; merni osovinski sklop; sigurnost protiv iskliznuća; železnička
vozila.
Authors Key words
Wheel-rail interaction; dynamic behavior; running stability; forces measurement;
instrumented wheelset; safety against derailment; railway vehicles.
Classification
629.4.027:625.143(043.3)
Subject
6061
Železnička vozila - Stabilnost
Type
monograph
manuscript text - theses
Text
Abstract (sr)
U ovom radu izvršeno je istraživanje uticajnih parametara u interakciji
točak-šina na dinamičko ponašanje odnosno na stabilnost kretanja železničkih
vozila. Identifikovani su uticajni parametri i analizirani su glavni problemi
kretanja železničkih vozila na pravcu i u krivini. Kao ključni uticajni parametri i
pokazatelji kvaliteta dinamičkog ponašanja i stabilnosti kretanja železničkih
vozila, identifikovani su bočna sila Y i vertikalna sila Q u interakciji točak-
šina, odnosno njihov odnos Y/Q. Shodno tome, težište istraživanja stavljeno je na
razvoj jedinstvene metode za eksperimentalno određivanje sila u interakciji točak-
šina primenom mernog osovinskog sklopa. Pored određivanja sila u postupku
sertifikacije i ispitivanja stabilnosti kretanja železničkih vozila, koje je
definisano relevantnim međunarodnim standardima UIC 518 i EN 14363, razvijena
metoda omogućava i eksperimentalno određivanje položaja tačke kontakta između
točka i šine. Na osnovu formiranog numeričkog modela točka, definisani su načini
rešavanja ključnih problema pri razvoju mernih osovinskih sklopova koji se odnose
na određivanje optimalnih lokacija, rasporeda, broja i načina povezivanja mernih
traka, kao i razvoj algoritma inverzne identifikacije. Na osnovu rezultata
testiranja pomoću numeričkog modela točka, konstatovana je izuzetno visoka tačnost
razvijene metode i algoritma inverzne identifikacije koji je zasnovan na metodi
slepog izdvajanja signala pomoću analize nezavisnih komponenti (Blind signal
separation BSS using independent component analysis ICA). Odstupanja parametara u
interakciji točak-šina dobijenih pomoću razvijenog algoritma od stvarno zadatih
parametara u modelu kreću se u granicama do 2 %, dok se greška koja potiče od
nesavršenosti samog algoritma nalazi u granicama do 0,5 %. U cilju verifikacije
razvijene metode i algoritma inverzne identifikacije, izvršena su i
eksperimentalna ispitivanja na realnom objektu. Korišćen je merni osovinski sklop
mernog sistema MEROSA i specijalna probnica M10.09 proizvodnje OSS (Optički
senzorski sistemi, Beograd, Srbija). Identifikovan je odnos signal-šum, kao glavni
uticajni parametar na tačnost eksperimentalnog određivanja sila u interakciji
točak-šina i položaja tačke kontakta, primenom razvijene metode. Razvijena metoda
omogućava merenje vertikalne sile Q, bočne sile Y, kao i odnosa Y/Q, sa greškama koje
se nalaze u granicama do 10 %, dok se greška merenja položaja tačke kontakta nalazi u
granicama do 15 %. Pri kontaktu na vencu točka i većim vrednostima koeficijenta
Y/Q odnosno Y sile, ove greške merenja se smanjuju, što je izuzetno značajno za
pouzdanost i kvalitet eksperimentalnih ispitivanja sigurnosti protiv iskliznuća
železničkih vozila prema pomenutim standardima. Eksperimentalna istraživanja
potvrđuju da je razvijena metoda primenljiva u razvoju mernih osovinskih sklopova,
pri čemu omogućava veoma pouzdano određivanje parametara u interakciji točak-
šina, sa tačnošću koja se kreće u rangu najsavremenijih svetskih rešenja.
“Data exchange” service offers individual users metadata transfer in several different formats. Citation formats are offered for transfers in texts as for the transfer into internet pages. Citation formats include permanent links that guarantee access to cited sources. For use are commonly structured metadata schemes : Dublin Core xml and ETUB-MS xml, local adaptation of international ETD-MS scheme intended for use in academic documents.