Pantograph and catenary dynamics: A benchmark problem and its numerical solution

Arnold, Martin; Simeon, Bernd

doi:10.1016/s0168-9274(99)00038-0

Cited by 128 publications

(78 citation statements)

References 0 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Tego typu model zastosowali m.in. Arnold i Simeon [8], przyjmując, że lina nośna sieci jezdnej jest cięgnem a przewód jezdny belką Eulera. Wieszaki potraktowali jako wiotkie elementy typu przewodowego, z uwzględnieniem nieliniowego zachowania polegającego na nieprzenoszeniu ściskania.…”

Section: Przegląd Metod Modelowania I Symulacji Drgań Układu Pantograunclassified

Analiza Drgań Wieszara Cięgnowego Jako Modelu Kolejowej Sieci Trakcyjnej Obciążonej Ruchem Pantografów

Bryja¹,

Popiołek²

2017

ZNPRzBiS

View full text Add to dashboard Cite

Zwiększenie prędkości jazdy pociągów i rozwój kolei dużych prędkości spowodowały wyraźny wzrost zainteresowania problemami dynamiki kolejowych sieci trakcyjnych. W ostatnich latach pojawiło się w literaturze zagranicznej wiele nowych publikacji przedstawiających zaawansowane numerycznie metody symulacji drgań górnej sieci jezdnej i pantografów. W Polsce temat ten jest stosunkowo mało znany, stąd jednym z celów pracy jest przegląd literatury na temat metod modelowania sieci trakcyjnych. Celem zasadniczym jest przedstawienie oryginalnej metody symulacji drgań sprzężonego układu sieć trakcyjna -pantograf oraz zastosowanie metody do analizy drgań przykładowej sieci trakcyjnej. Metoda bazuje na modelu obliczeniowym przedstawionym przez autorów w odrębnej pracy, sformułowanym na podstawie teorii drgań wiotkiego cięgna z ciągłym rozkładem masy. Górna sieć jezdna jest traktowana jako wstępnie napięty, wieloprzęsłowy wieszar cięgnowy złożony z liny nośnej o niepomijalnym zwisie w przęsłach i przewodu jezdnego podwieszonego za pomocą wiotkich wieszaków nie przenoszących ści-skania. Sieć trakcyjna jest obciążona dwoma pantografami poruszającymi się ze stałą prędkością. Pantografy są układami dynamicznymi o dwóch stopniach swobody. Równania ruchu wyprowadzone metodą Lagrange'a -Ritza zostały w tej pracy przekształcone poprzez wyodrębnienie nieliniowych sił, które kompensują wpływ wieszaków ściskanych. Opisano metodę rozwiązania nieliniowych równań ruchu i wyjaśniono sens fizyczny stowarzyszonych z nimi równań liniowych. Przedstawiono przykład symulacji drgań sieci złożonej z dziesięciu przęseł, świad-czący o efektywności i możliwościach obliczeniowych prezentowanej metody oraz zbadano wpływ tłumienia w materiale liny nośnej i przewodu jezdnego na charakterystyki dynamiczne badanej sieci.Słowa kluczowe: symulacja drgań, drgania liniowe, drgania nieliniowe, siła nacisku stykowego, drgania przewodu jezdnego, wpływ tłumienia 1 Autor do korespondencji / corresponding author: Danuta Bryja,

show abstract

Section: Przegląd Metod Modelowania I Symulacji Drgań Układu Pantograunclassified

Analiza Drgań Wieszara Cięgnowego Jako Modelu Kolejowej Sieci Trakcyjnej Obciążonej Ruchem Pantografów

Bryja¹,

Popiołek²

2017

ZNPRzBiS

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…In most of the works realised until now, either in the study of problems of static type (see Galleotti and Toni [6] and Buffarini [7]), or of dynamic type (see Arnold and Simeon [1], and Benet et al [3]), the models are based on two dimensions. Nevertheless, this kind of model is not real, since the catenary is a structural system formed by cables, with lines distributed in zigzag, in the case of straight trajectories; or making a polygonal line, in the case of curved trajectories, with different types of load: weight of cables, effect of wind, acting in different directions, and so on.…”

Section: Figurementioning

confidence: 99%

“…(1) for an element of length l: . (2) For the component of the stiffness matrix k c2 , corresponding to the prestressed potential of the wire, and for the generalized coordinates vector: Being p y the vertical weight of the wire by length unit, p z the load of the wind by length unit (positive o negative), T the mechanical tension of the wire, I the moment of diametrical inertia and E the elastic module of the material.…”

Section: Model Of the Contact Wire And Carriermentioning

confidence: 99%

A three dimensional model for the mechanical study of railway catenaries

Benet¹,

Rojo²,

Cuartero³

et al. 2008

WIT Transactions on the Built Environment

View full text Add to dashboard Cite

The increasing demands for rail units, requiring among other aspects optimal and accurate conditions to mount the catenary, needs a rigorous mechanical calculation where the development of the corresponding computer software is essential in order to solve the various problems in a satisfactory manner. Most of the work done at the moment are based on two-dimensional models, but that model is not quite realistic because the catenary is a structural system, consisting of wires arranged in a zigzag, considering different types of loading as the weight of the wires or the wind effect, acting such charges in different directions. The development of an advanced model in three dimensions can be of great help to achieve more realistic results. This paper is an introduction to the study of mechanical railway catenary based on a three-dimensional model, the method presented here allows different types of static problems to be solved, such as the calculation of the stiffness of the line and the calculation of the length of the droppers. Keywords: railway catenary, static problems, three dimensional models, length of the droppers, effect of the wind.

show abstract

“…Based on the penalty method, Collina and Bruni [6] developed a procedure for simulating the contact between the contact wire and the pantograph. Arnold and Simeon [7,8] established a realistic and detailed pantographcatenary system model and coupled DAEs and PDEs to simulate the interaction of the pantograph and the catenary. A simplified catenary model and linear spring-mass-damper model of the pantograph were used to perform a sensitivity analysis of the pantograph [9,10].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

A Numerical Method Based on the Parametric Variational Principle for Simulating the Dynamic Behavior of the Pantograph‐Catenary System

Gao

Zhong

2018

Shock and Vibration

View full text Add to dashboard Cite

Based on the finite element method (FEM), the parametric variational principle (PVP) is combined with a numerical time-domain integral method to simulate the dynamic behavior of the pantograph-catenary system. Based on PVP, formulations for the nonlinear droppers in the catenary and for the contact between the pantograph and the contact wire are proposed. The formulations can accurately determine the tension state or compression state of the nonlinear droppers and the contact state between the pantograph and the contact wire. Based on the periodicity of the catenary and the precise integration method (PIM), a numerical timeintegration method is developed for the dynamic responses of the catenary. For this method, the matrix exponential of only one unit cell of the catenary is computed, which greatly improves the computational efficiency. Moreover, the validation shows that the formulations can compute the contact force accurately and represent the nonlinearity of the droppers, which demonstrates the accuracy and reliability of the proposed method. Finally, the dynamic behaviors of the pantograph-catenary system with different types of catenaries are simulated.

show abstract

Pantograph and catenary dynamics: A benchmark problem and its numerical solution

Cited by 128 publications

References 0 publications

Analiza Drgań Wieszara Cięgnowego Jako Modelu Kolejowej Sieci Trakcyjnej Obciążonej Ruchem Pantografów

Analiza Drgań Wieszara Cięgnowego Jako Modelu Kolejowej Sieci Trakcyjnej Obciążonej Ruchem Pantografów

A three dimensional model for the mechanical study of railway catenaries

A Numerical Method Based on the Parametric Variational Principle for Simulating the Dynamic Behavior of the Pantograph‐Catenary System

Contact Info

Product

Resources

About