Wieloaspektowe badania empiryczne z zakresu zużycia obręczy kół pojazdów szynowych
Authors:
- Grzegorz Zając
Abstract
Railway vehicles are vital component of the railroad transport system and their reliability determines the operational quality in the rail transport industry. One of the most populate means of transport in big cities are trams, well able to handle large streams of passenger traffic. Trams are most intricate and complex engineering systems in which reliability of the tram-rail adhesion is determined chiefly by the performance of the driving gear system, its main components being wheelsets incorporating axles and tired wheels. Wheel tires are the components that transmit vertical, transversal and longitudinal forces from the vehicle upon the rail and from the rail upon the vehicle. They interact dynamically as an open friction pair, which results in intensive wearing of the wheel -rail system components. A great deal of research has been undertaken world-wide aimed to limit the intensity of wearing of wheel tires in railway vehicles. This monograph aims to contribute to the body of expertise in this research area. The Author used the multi-aspect approach to investigate the wheel-rail interface phenomena. Application of effective solutions aimed to reduce the wear in synergy with reduction of friction-induced noise emissions in the friction pair contributes towards answering a pressing engineering problem. Innovative solutions involving lubrication in the wheel-rail system and providing wear-resistant coatings in the tram model NGT6 were preceded by extensive empirical testing on the 1:1 scale model. Advanced tribological studies carried out in laboratory conditions, investigations of the geometric structure of the surface, of propagation of the wearing zones and vibro-acoustic detection of seizing after use of diverse lubricants and wear-resistant coatings enabled a reliable evaluation of their performance and preliminary selection of solutions to be further tested under the service conditions. Verification of the effectiveness of the applied lubrication and wear-resistant coatings during field tests and under the normal operating conditions have revealed a 30% increase in endurance of coated tires in relation to those made from the base material P70. Furthermore, the monograph summarises the results of experimental tests and simulations of the tire wear using the artificial neural networks and advanced reliability testing methods. Thus obtained models are recommended for use in state-of-the-art. automated systems used in diagnostics of the working condition of the driving gear system in railway vehicles. The results will be utilised to implement newly tested solutions for widespread use in railway vehicles. The final section synthesises the key conclusions and recapitulates the main achievements, both in terms of research results and functional applications.
- Record ID
- CUT5fb42e875a2242928ddb2a00bc1ec773
- Other language title versions
- Multi-aspect empirical studies of wheel tire wearing in railway vehicles
- Book type
- Monograph
- Book categories
- ;
- Author
- Other contributor
- Corporate author
- Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki
- Publisher (including from the ministerial list of publishers)
- Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki
- Publisher name (outside publisher list)
-
Wydaw. PK
- Publishing place (Publisher address)
- Kraków
- Pages
- 202
- ISBN
-
978-83-65991-60-7
- Issue year
-
2019
- Other elements of collation
- il. (w tym kolor.); Bibliografia (na s.) - 173-195; Bibliografia (liczba pozycji) - 302; Oznaczenie streszczenia - Streszcz., Abstr., Zsfassung
- Keywords in Polish
- pojazdy szynowe, tramwaje, koła pojazdów szynowych, obręcze kół pojazdów szynowych, zużycie, badania tribologiczne, badania eksploatacyjne, badania laboratoryjne, badania poligonowe, diagnostyka.
- Keywords in English
- railway vehicles, trams, wheels of rail vehicles, wheel rims of rail vehicles, wear, tribological studies, operatational studies, laboratory tests, field tests, diagnostics
- Abstract in Polish
- Pojazdy szynowe są najważniejszym elementem systemu transportu szynowego. Ich niezawodność i trwałość decyduje o jakości funkcjonowania tej gałęzi transportu. W dużych miastach najpopularniejszym systemem transportu masowego obsługującym duże potoki pasażerskie jest komunikacja tramwajowa. Tramwaje są złożonymi technicznie środkami transportu, w których podstawowym układem decydującym o bezpieczeństwie prowadzenia w torze jest układ biegowy. W układzie tym zasadniczą rolę pełnią zestawy kołowe składające się z osi i kół obręczowych. Obręcze kół są elementami przenoszącymi siły pionowe, poprzecznie i wzdłużne z pojazdu na tor i z toru na pojazd. Jest to dynamiczna współpraca w warunkach otwartego węzła tarcia, której skutkiem jest przyspieszone zużycie elementów układu koło-szyna. Na świecie prowadzi się wiele prac zmierzających do ograniczenia intensywności zużycia obręczy kół pojazdów szynowych. Prezentowana monografia wpisuje się w tę bardzo ważną dziedzinę badań naukowych. Autor zastosował wieloaspektowe podejście do identyfikacji zjawisk kontaktowych zachodzących w układzie koło-szyna. Wprowadzenie skutecznych rozwiązań ograniczających to zużycie w synergii ze zmniejszeniem emisji triboakustycznej węzła tarcia stanowią znaczący rozwój w tej dziedzinie inżynierii. Innowacyjne rozwiązania systemów smarowania układu koło-szyna oraz zastosowanie powłok przeciwzużyciowych w eksploatacji tramwaju NGT6 poprzedzone zostało szeregiem badań empirycznych o charakterze modelowym i w skali 1:1. Zawansowane badania tribologiczne realizowane w warunkach laboratoryjnych, badania struktury geometrycznej powierzchni, badania propagacji zużycia i detekcji wibroakustycznej procesu zacierania przy różnych materiałach smarnych i powłokach przeciwzużyciowych pozwoliły na ocenę ich skuteczności. Umożliwiły też preselekcję rozwiązań, które następnie zostały poddane testom systemów w rzeczywistych warunkach eksploatacji. Przeprowadzona weryfikacja działania systemów smarowania, powłok przeciwzużyciowych podczas badań poligonowych i eksploatacji obserwowanej potwierdziły zwiększenie trwałości obręczy z nałożoną powłoką o około 30% w porównaniu do obręczy z bazowego materiału P70. W pracy zostały też szeroko zaprezentowane wyniki badań eksperymentalnych i symulacyjnych z zakresu zużycia obręczy, w których wykorzystano sztucznych sieci neuronowe oraz metody badań niezawodności. Modele uzyskane tymi metodami zaproponowano do wykorzystania w nowoczesnych zautomatyzowanych systemów diagnozowania stanu technicznego układów biegowych pojazdów szynowych. Uzyskane wyniki pracy stanowią podstawę wdrożenia testowanych rozwiązań do powszechnego zastosowania w transporcie szynowym. Na końcu pracy przedstawiono syntetyczne wnioski stanowiące podsumowanie osiągniętych efektów naukowych i utylitarnych.
- Abstract in original language
- Schienenfahrzeuge stellen das wichtigste Element des Schienentransportsystems dar. Ihre Betriebssicherheit und Beständigkeit sind entscheidend für das Funktionieren dieses Teils des Verkehrssektors. Das beliebteste Massentransportmittel in Grossstädten, das einen grossen Passagierfluss aufnimmt, ist die Strassenbahn. Strassenbahnen sind technisch komplexe Transportmittel, bei denen das Laufwerk das grundlegende System ist, das über Sicherheit im Schienenverkehr entscheidet. Eine wesentliche Rolle in der Struktur des Systems spielen die aus Achsen und Reifenrädern bestehenden Radsätze. Radreifen dienen dazu, die vertikalen, Quer- und Längskräfte zwischen dem Fahrzeug und der Schiene in beide Richtungen zu übertragen. Es ist eine dynamische Zusammenarbeit im Rahmen des offenen Reibungspunktes die den beschleunigten Verschleiβ der Elemente des Rad-Schiene-Systems verursacht. Es werden weltweit zahlreiche Arbeiten geführt, die darauf zielen, die Abnutzungsintensität der Radreifen in Schienenfahrzeugen zu senken. Die Monografie platziert sich in diesem sehr wichtigen Bereich der wissenschaftlichen Forschung. Der Autor wendet eine vielseitige Perspektive an, um die im Rad-Schiene-System auftretenden Kontaktphänomene zu identifizieren. Die Einführung effektiver Lösungen, die diesen Verbrauch in Synergie mit der Reduzierung der triboakustischen Emission des Reibungspunktes begrenzen, ist eine bedeutende Entwicklung auf diesem technischen Gebiet. Vor der Einführung der innovativen Lösungen der Rad-Schiene-Schmiersysteme und dem Einsatz von Verschleiβschutzbeschichtungen beim Betrieb der NGT6-Strassenbahn wurde eine Reihe von empirischen Studien mit Modellcharakter und 1:1 Maβstab durchgeführt. Die Bewertung ihrer Wirksamkeit basiert auf den fortgeschrittenen tribologischen Labortests, Untersuchungen der geometrischen Oberflächenstruktur und der Ausbreitung des Verschleißes sowie der vibroakustischen Erkennung des Verschleißprozesses mit verschiedenen Schmiermaterialien und Verschleißschutzbeschichtungen. Die Untersuchungen ermöglichten auch eine vorläufige Auswahl von Lösungen, die dann Systemtests unter realen Betriebsbedingungen unterzogen wurden. Die Überprüfung der Wirkung von Schmiersystemen und von Verschleiβschutzbeschichtungen durch Feldtests und kontrollierten Einsatz bestätigt eine um 30% erhöhte Haltbarkeit des Reifens mit der aufgetragenen Beschichtung im Vergleich zu einem Reifen aus dem Grundmaterial - P70. Die Arbeit präsentiert auch die Ergebnisse der Versuchs- und Simulationstests der Reifenabnutzung, bei denen künstliche neuronale Netze und Methoden der Zuverlässigkeitstests verwendet wurden. Die mit diesen Methoden erhaltenen Modelle werden für die modernen automatisierten Systeme zur Diagnose des technischen Zustands von Laufwerken der Schienenfahrzeuge vorgeschlagen. Die Ergebnisse dieser Arbeit bilden eine Grundlage für breite Umsetzung der getesteten Lösungen im Schienentransport. Am Ende des Beitrags werden Schlussfolgerungen präsentiert, die die erreichten wissenschaftlichen und praktischen Resultate zusammenfassen.
- Language
- pol (pl) Polish
- Score (nominal)
- 80
- Uniform Resource Identifier
- https://cris.pk.edu.pl/info/book/CUT5fb42e875a2242928ddb2a00bc1ec773/
- URN
urn:pkr-prod:CUT5fb42e875a2242928ddb2a00bc1ec773
* presented citation count is obtained through Internet information analysis, and it is close to the number calculated by the Publish or PerishOpening in a new tab system.