Nowadays the tendency to increase the commercial speed of the railway vehicles is widely diffused in several countries and high economical investments are being carried out to increase the number and the length of high-speed railway lines, for passenger and freight transport. For this reason, the development of innovative suspension elements able to allow the vehicle to reach higher commercial speeds without decreasing the passengers comfort and safety is getting more importance. The most important suspension component able to allow the railway vehicle to reach higher speeds in safe conditions is the anti-yaw damper: its presence is able to reduce the typical hunting instability phenomenon at high speeds, increasing the commercial speed of the vehicle. In the other hand, the anti-yaw action decreases the curving performances of the vehicle: worse rails and wheels wear phenomena will arise due to the higher contact forces. In order to assist the development of innovative anti-yaw dampers, the main objective of the thesis is the definition of a new experimental testing methodology, based on an Hardawe In the Loop approach, able to evaluate both the anti-yaw damper internal dynamics and its effects on the railway vehicle dynamics during the simulation of real maneuvers: as a test case, the ETR-1000 train will be considered. Alongside, in this context, the second objective of the thesis is the investigation of an innovative semi-active anti-yaw damper: the prototype will be evaluated both numerically and according to the new HIL experimental testing procedure. The new device has been designed to be compatible with different railway vehicles, from the new vehicles to the already existing ones.
La ricerca di maggiori velocità commerciali nei veicoli ferroviari è una tendenza attualmente diffusa a livello globale in molte nazioni: numerosi investimenti economici sono attualmente sostenuti con lo scopo di incrementare il numero, la lunghezza e la distribuzione di nuove linee ferroviarie ad alta velocità, dedite sia al trasposto di passeggeri sia al trasporto di merci. Per questo motivo, sta acquisendo molta importanza lo sviluppo di sospensioni ferroviarie innovative capaci di garantire ai veicoli ferroviari il raggiungimento di velocità di esercizio maggiori, senza però pregiudicare il comfort dei passeggeri e i livelli di sicurezza di marcia. Lo smorzatore antiserpeggio è uno dei componenti più importanti nel raggiungimento di elevate velocità in condizioni di sicurezza: la sua azione è in grado di ridurre le tipiche instabilità di serpeggio dei veicoli ferroviari, aumentando così la velocità di esercizio del convoglio. Tuttavia, la sua presenza riduce le prestazioni di marcia del veicolo durante la percorrenza delle curve a causa dell’aumento delle forze di contatto e dei relativi fenomeni di usura presenti in ruote e rotaie. Con l’obiettivo di supportare lo sviluppo di smorzatori antiserpeggio innovativi, lo scopo principale di questa tesi è la definizione di una nuova metodologia di verifica sperimentale, basata su una struttura Harware In the Loop (HIL), capace di simulare sia le condizioni dinamiche interne allo smorzatore sia l’effetto degli smorzatori sul veicolo ferroviario durante delle manovre reali: come caso di riferimento sarà considerato il treno ETR-1000. Parallelamente, in questo contesto, il secondo obiettivo della tesi è lo studio di uno smorzatore antiserpeggio semiattivo: tale dispositivo verrà valutato numericamente, tramite analisi multibody, e sperimentalmente, applicando la nuova metodologia HIL. Il prototipo di smorzatore antiserpeggio è stato progettato per essere compatibile con diversi veicoli ferroviari, partendo da eventuali nuovi veicoli fino a treni già esistenti.
Numerical and experimental evaluation of a versatile semi-active anti-yaw damper for railway vehicles
Isacchi, Gioele
2019/2020
Abstract
Nowadays the tendency to increase the commercial speed of the railway vehicles is widely diffused in several countries and high economical investments are being carried out to increase the number and the length of high-speed railway lines, for passenger and freight transport. For this reason, the development of innovative suspension elements able to allow the vehicle to reach higher commercial speeds without decreasing the passengers comfort and safety is getting more importance. The most important suspension component able to allow the railway vehicle to reach higher speeds in safe conditions is the anti-yaw damper: its presence is able to reduce the typical hunting instability phenomenon at high speeds, increasing the commercial speed of the vehicle. In the other hand, the anti-yaw action decreases the curving performances of the vehicle: worse rails and wheels wear phenomena will arise due to the higher contact forces. In order to assist the development of innovative anti-yaw dampers, the main objective of the thesis is the definition of a new experimental testing methodology, based on an Hardawe In the Loop approach, able to evaluate both the anti-yaw damper internal dynamics and its effects on the railway vehicle dynamics during the simulation of real maneuvers: as a test case, the ETR-1000 train will be considered. Alongside, in this context, the second objective of the thesis is the investigation of an innovative semi-active anti-yaw damper: the prototype will be evaluated both numerically and according to the new HIL experimental testing procedure. The new device has been designed to be compatible with different railway vehicles, from the new vehicles to the already existing ones.| File | Dimensione | Formato | |
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