On the numerical investigation of a primary hydraulic interconnected suspension for high-speed rail vehicles

In recent years, the railway transportation industry has been focused on improving safety, durability, and passenger comfort standards. As a result, there is an increasing importance placed on the Research & Development of innovative suspension systems, which can enhance the performance of rail vehicles and allow them to operate at higher speeds. Demand for higher speeds presents new challenges and trade-offs, particularly regarding safety. One potential safety issue that can arise during high-speed operations is the possibility of the train overturning due to extreme rolling motion, which can occur during curve negotiation, parallel train interaction, or strong crosswind encounters. Typically, anti-roll bars are implemented in railway vehicles to limit the roll angle of the car body. This thesis investigates the possibility to replace the conventional primary vertical dampers with an innovative passive hydraulic interconnected suspension to improve the roll dynamics of the vehicle during high-speed running. The first objective is to evaluate the impact of the new component on the dynamic performance of the vehicle in presence of the lateral wind gust encounter, and curve negotiation using a multibody analysis approach: as a test case, the CRH380B train will be considered and will be validated through a literature survey. The suspension behavior will be co-simulated by specific models. The second aim is to perform a sensitivity analysis by varying the main features of the innovative suspension system to identify the best configuration that can ensure the highest performance of the vehicle.

Negli ultimi anni, l’industria ferroviaria si è concentrata sul miglioramento degli standard di sicurezza, affidabilità e comfort dei passeggeri. Di conseguenza, si sta attribuendo sempre più importanza alla ricerca e allo sviluppo di sospensioni innovative, in grado di migliorare le prestazioni dei veicoli ferroviari e consentirne il funzionamento a velocità più elevate. L’aumento della velocità di marcia presenta nuove sfide e compromessi, soprattutto per quanto riguarda la sicurezza. Uno dei potenziali problemi che può manifestarsi durante le operazioni ad alta velocità è la possibilità di ribaltamento del treno a causa di un estremo rollio della carrozza, che può verificarsi durante la negoziazione di curve, l’interazione tra treni paralleli o l’incontro con forti venti trasversali. Generalmente, i veicoli ferroviari presentano delle barre antirollio per limitare gli angoli di rollio della cassa. Lo scopo principale di questa tesi è quello di sostituire gli ammortizzatori verticali primari convenzionali con un’innovativa sospensione idraulica passiva interconnessa al fine di migliorare la dinamica a rollio del veicolo. Il primo obiettivo è valutare l’impatto del nuovo componente sulle prestazioni dinamiche del veicolo in presenza di raffiche di vento laterale e durante la negoziazione di curve, utilizzando un approccio di analisi multibody: come caso di studio, verrà preso in considerazione il treno CRH380B e il modello multibody verrà validato attraverso una ricerca bibliografica. La dinamica della sospensione innovativa verrà co-simulata mediante modelli specifici. Il secondo obiettivo è quello di impostare un’analisi di sensibilità variando le caratteristiche del nuovo componente per identificarne la configurazione in grado di garantire le prestazioni più elevate del veicolo.