This work investigates the dynamic characteristics of brake rigging mechanisms installed on an articulated freight train. Due to the increasing need to reduce rail wear caused by the wheel-rail interaction, especially during braking in slip conditions, the possibility of revamping existing trains to equip them with a wheel-slip-protection (WSP) system is considered. To do so, it is necessary to investigate the interaction between the brake rigging mechanism and the wheel-slip-protection system (WSP) to evaluate the dynamic response of the mechanism in the working bandwidth of WSP. In this work, a multibody model of the rigging mechanism is developed and validated through experimental tests. Then a dynamic analysis of the system during a braking maneuver is performed to estimate the frequency response function (FRF) between the pressure in the braking cylinder and the contact force between the braking shoe and the wheel.

Lo scopo di questo lavoro è di studiare le caratteristiche dinamiche del complesso di timoneria del freno presente in un carro articolato di un treno merci. La riduzione dell'usura delle rotaie e del materiale rotabile causata dall'interazione ruota-rotaia, specialmente durante le manovre di frenata, è un tema fondamentale per garantire sicurezza e efficienza del trasporto ferroviario. In particolare, si è preso in considerazione la possibilità di equipaggiare carri merci già esistenti con il sistema antipattinamento WSP (Wheel-Slip-Prevention). Per assicurare il corretto funzionamento di tale sistema, è necessario analizzare l'interazione che esso ha con il sistema di timoneria del freno e verificare che non ci siano problemi legati a interazioni dinamiche del meccanismo con le frequenze di lavoro del WSP. Un sistema multibody della timoneria del freno è dunque stato sviluppato e validato attraverso prove sperimentali. Successivamente, la dinamica del sistema in esercizio è stata stuidata per stimarne la risposta in frequenza (FRF) tra la pressione all'interno del cilindro freno e la forza normale di contatto scambiata tra ceppo del freno e ruota.

Numerical experimental analysis of a brake rigging mechanism for a freight train

CONFALONIERI, GIORGIO
2021/2022

Abstract

This work investigates the dynamic characteristics of brake rigging mechanisms installed on an articulated freight train. Due to the increasing need to reduce rail wear caused by the wheel-rail interaction, especially during braking in slip conditions, the possibility of revamping existing trains to equip them with a wheel-slip-protection (WSP) system is considered. To do so, it is necessary to investigate the interaction between the brake rigging mechanism and the wheel-slip-protection system (WSP) to evaluate the dynamic response of the mechanism in the working bandwidth of WSP. In this work, a multibody model of the rigging mechanism is developed and validated through experimental tests. Then a dynamic analysis of the system during a braking maneuver is performed to estimate the frequency response function (FRF) between the pressure in the braking cylinder and the contact force between the braking shoe and the wheel.
VIGNATI, MICHELE
ING - Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
6-ott-2022
2021/2022
Lo scopo di questo lavoro è di studiare le caratteristiche dinamiche del complesso di timoneria del freno presente in un carro articolato di un treno merci. La riduzione dell'usura delle rotaie e del materiale rotabile causata dall'interazione ruota-rotaia, specialmente durante le manovre di frenata, è un tema fondamentale per garantire sicurezza e efficienza del trasporto ferroviario. In particolare, si è preso in considerazione la possibilità di equipaggiare carri merci già esistenti con il sistema antipattinamento WSP (Wheel-Slip-Prevention). Per assicurare il corretto funzionamento di tale sistema, è necessario analizzare l'interazione che esso ha con il sistema di timoneria del freno e verificare che non ci siano problemi legati a interazioni dinamiche del meccanismo con le frequenze di lavoro del WSP. Un sistema multibody della timoneria del freno è dunque stato sviluppato e validato attraverso prove sperimentali. Successivamente, la dinamica del sistema in esercizio è stata stuidata per stimarne la risposta in frequenza (FRF) tra la pressione all'interno del cilindro freno e la forza normale di contatto scambiata tra ceppo del freno e ruota.
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/10589/194973