Istraživanje uticajnih parametara u interakciji točak-šina na stabilnost kretanja železničkih vozila

Abstract

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.