Publication: Simplified multibody system dynamics modeling and performance evaluation of electrical locomotives
Abstract
Elektrikli Lokomotiflerin Basitleştirilmiş Çoklu Gövdeli Sistemler Yoluyla Dinamik Modellenmesi ve Performanslarının Değerlendirilmesi Lokomotiflerin dinamik modellemesi ve simulasyonları, raylı taşıtların enerji verimliliği, güvenliği ve yolcu rahatlığı açısından optimal tasarımda önemli rol oynar. Günümüzde, çoklu gövdeli sistem dinamik modellemeleri ve çeşitli programlar kullanılarak yapılan simulasyonlar genellikle bu amaç için kullanılmaktadır. Türkiye’de son yıllarda demiryolu taşımacılığı önemli ölçüde gelişme kaydetmektedir. Ancak Türkiye’de çoklu gövdeli sistem dinamiği konusunda yeterli çalışma yapılmamaktadır. Bu çalışmada sistem dinamiği yöntemi kullanılarak, ADAMS/ Rail programında bir dinamik simulasyon modeli oluşturulmuştur. Çoklu gövdeli model referans alınan Universal Mechanism (yazılım geliştirme grubu) modeline benzer bir şekilde tasarlanmıştır. Oluşturulan modelin dinamik davranışları, TÜBİTAK’ın Tren Simulasyou Projesindeki gerçek verilerle karşılaştırılmış ve başarı oranı değerlendirilmiştir. İlk olarak ADAMS/ Rail yazılımında, tekerlek seti, boji ve yaklaşık 70 serbestlik derecesine sahip olan tüm lokomotif sisteminin modellemesi ve analizi gerçekleştirilmiştir. TRENSIM projesinden alınan gerçek salınım verileriyle karşılaştırılıp, önceden belirlenmiş standartlara uygun olarak bu çalışmaya en uygun yol düzensizliği belirlenmiştir. Kararlılık ve dinamik analizlerinin bir sonucu olarak, modelin kritik hızları ve doğal frekansları hesaplanmıştır. Ayrıca,
değerler ve öz vektörler hesaplanıp sistemin kararlı olup olmadığı test edilmiştir. ABSTRACT Simplified Multibody System Dynamics Modeling and Performance Evaluation of Electrical Locomotives Dynamic modeling and simulation of locomotives are very important for the optimal design of the railroad vehicles for safety, comfort and efficiency. Nowadays, multibody system dynamics modeling and computer simulation using various programs have been utilized usually for this purpose. In recent years, the railway transportation has been considerably developed in Turkey. Hovewer, Turkey does not have sufficient research about multibody dynamics. In this study, a dynamic simulation model has been built in ADAMS/ Rail program using the multibody system dynamics methodology. Multibody dynamic model has been created similar to the Universal Mechanism (developed by group of software laboratory) model. The dynamic behavior of the models have been compared with the real data in Train Simulator Project of TUBITAK and success rate has been assessed. Firstly, the wheelset, bogie and whole locomotive which has about 70 degrees of freedom have been modeled and analyzed in ADAMS/ Rail. By comparing the oscillation values with the real data, the optimal type of track irregularity has been approved for this study with respect to the predefined standards. As a result of the stability and dynamic analysis, the critical speeds and natural frequencies of the models have been determined. Also, the eigen vectors and eigen values have been determined to test whether the systems are stable.
değerler ve öz vektörler hesaplanıp sistemin kararlı olup olmadığı test edilmiştir. ABSTRACT Simplified Multibody System Dynamics Modeling and Performance Evaluation of Electrical Locomotives Dynamic modeling and simulation of locomotives are very important for the optimal design of the railroad vehicles for safety, comfort and efficiency. Nowadays, multibody system dynamics modeling and computer simulation using various programs have been utilized usually for this purpose. In recent years, the railway transportation has been considerably developed in Turkey. Hovewer, Turkey does not have sufficient research about multibody dynamics. In this study, a dynamic simulation model has been built in ADAMS/ Rail program using the multibody system dynamics methodology. Multibody dynamic model has been created similar to the Universal Mechanism (developed by group of software laboratory) model. The dynamic behavior of the models have been compared with the real data in Train Simulator Project of TUBITAK and success rate has been assessed. Firstly, the wheelset, bogie and whole locomotive which has about 70 degrees of freedom have been modeled and analyzed in ADAMS/ Rail. By comparing the oscillation values with the real data, the optimal type of track irregularity has been approved for this study with respect to the predefined standards. As a result of the stability and dynamic analysis, the critical speeds and natural frequencies of the models have been determined. Also, the eigen vectors and eigen values have been determined to test whether the systems are stable.