Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Estimation of wheel-rail friction at vehicle certication measurements
KTH, School of Engineering Sciences (SCI), Aeronautical and Vehicle Engineering, Rail Vehicles.
2016 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

In certification of new rail vehicles with respect to running characteristics, a wide variety of operating conditions needs to be considered. Behaviour on straight and curved tracks, including twisted tracks at various speeds, is of great importance. However, the wheel-rail friction should always be high corresponding to dry conditions. It means that the certification tests have to be carried out during dry weather conditions and unlubricated rails. But measuring the friction at test conditions is a great challenge.Therefore, in a recent work (Petrov et al.), an algorithm was proposed for the continu-ous estimation of wheel-rail friction along both rails. The algorithm is based on wheel-rail forces in all three directions (Y, Q, X ) for both wheels in a wheelset, lateral contact po-sition on its wheels and wheelset angle of attack. The algorithm was evaluated with a fictional vehicle with vehicle-track dynamics simulations on various tracks (straight and curves) and track irregularities.In cooperation with SNC Lavalin (formerly Interfleet Technology), an opportunity arose to get the required data from on-track tests. In this way, all nine quantities above were measured during test runs of a new vehicle, so the algorithm could be evaluated under realistic conditions. The tests in tight curves of radius 150 m are used in the present work for this purpose. The measured data and the algorithm were processed in a Matlab program to get the friction estimate. Apart from the friction, the creepages and spin are also estimated with the aim to serve as quality indicators of the estimated friction.As the vehicle measurements include noise, errors and uncertainties, a statistical tool was introduced. Moreover, a sensitivity analysis was performed. It was observed that in these tight curves, the friction estimation on the outer wheel is poor, but a phenomenon arose that with increasing spin corresponding to even higher contact angle the friction might be estimated again. However, small spin gives a good friction estimation provided the total creep is high enough. Therefore, sharp curves, traction/braking or large track irregularities are necessary to estimate the friction well.In order to continue the work deeper into the area, other tests with the above scenarios would be useful

Abstract [sv]

Vid certifiering av nya spårfordon med avseende pa gångegenskaper, behöver hänsyn tas till ett stort antal driftsförhållanden. Fordonets beteende på rakt, krökt och skevt spår vid olika hastigheter har stor betydelse. Dock måste hjul-räl friktionen alltid vara hög motsvarande torra förhållanden. Detta betyder att proverna för certifieringen alltid måste ske under torra väderförhållanden med osmorda räler. Att mäta friktionen vid dessa förhållanden ar en stor utmaning.

På grund av detta har, i ett tidigare arbete (Petrov m..), en algoritm föreslagits för kontinuerlig uppskattning av hjul-räl friktion längs båda rälerna. Algoritmen baseras på hjul-räl friktioner i tre riktningar (Y, Q, X) för båda hjulen i ett hjulpar, deras laterala kontaktpunkter, samt hjulparets attackvinkel. Algoritmen utvärderades med ett fiktivt fordon med fordon-/ spårdynamiska simuleringar på både rakspår och kurdspår samt med spårlägesfel.

I samarbete med SNC Lavalin (tidigare Intereet Technology), uppstod en möjlighet att få data från verkliga test. På detta sätt kunde alla nio ovan nämnda kvantiteter mätas under provkörningar av ett nytt fordon, och på så sätt utvärdera algoritmen under verkliga förhållanden. I denna uppsats har test i snäva kurvor med en radie på 150 m använts i detta syfte. Uppmätta data och algoritmen behandlades i ett MATLAB-program för att få fram en uppskattning av friktionen. Förutom friktionen, har även kryp och spinn uppskattats, med målet att kunna använda dessa som kvalitetsindikatorer för den uppskattade friktionen.

Eftersom att mätdata innehöll brus, fel och osäkerheter, har ett statistiskt verktyg använts. Utöver detta har även en känslighetsanalys utförts. Det observerades att den uppskattade friktionen på det yttre hjulet i så pass snäva kurvor var låg, men att ett fenomen uppstod där ökat spinn motsvarande en ännu högre kontaktvinkel gjorde att friktionen kunde uppskattas igen. Litet spinn ger god friktionsuppskattning förutsatt att det totala krypet är högt nog. Därför är snäva kurvor, drivning/bromsning eller stora spårlägesfel nödvändiga för att på ett tillfredsställande sätt kunna uppskatta friktionen.

För fortsatt fördjupning inom området skulle er prov inom ovannämnda scenarier vara användbara.

Place, publisher, year, edition, pages
2016. , 54 p.
Series
TRITA-AVE, ISSN 1651-7660 ; 2016:87
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-203818OAI: oai:DiVA.org:kth-203818DiVA: diva2:1082719
External cooperation
snc lavalin
Examiners
Available from: 2017-03-17 Created: 2017-03-17 Last updated: 2017-03-17Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(5988 kB)37 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 5988 kBChecksum SHA-512
4921f10ad43348efb9340f8ac6507be44fc1ab50ee8fefdac1e530ed71a0772153a64f2b4140bdb4931b8ee2733204d4691814f8f14b609de6aada430f68f6f4
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Rail Vehicles
Engineering and Technology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 37 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

Total: 40 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf