横方向と縦方向の力学を弱く結合したマルチボディモデルの鉄道車両への適用と実験検証

Application and Experimental Validation of a Multibody Model with Weakly Coupled Lateral and Vertical Dynamics to a Scaled Railway Vehicle.

• Pedro Urda
• Sergio Muñoz
• Javier F Aceituno
• José L Escalona

抄録

本論文では、鉄道車両のマルチボディシステムの力学モデルについて、垂直方向の力学と横方向の力学が弱く結合していると仮定し、幅5インチの実験用軌道上を走行する計測スケール車両を用いて実験的に検証を行った。提案された線形化モデルは、マルチボディシステムの垂直方向と横方向の力学をほぼ独立して扱い、サスペンションの力だけで結合している。セビリア大学の鉄道施設では、さまざまな使用条件の下でシミュレーションモデルをテストし、検証するために、いくつかの実験が行われました。実験に使用したのは、車両の加速度と角速度、前方速度、線路上の位置、前輪の車輪とレールの接触力を登録する様々なセンサーを備えた台車です。得られた結果は、提案した計算モデルがいかに効率的な計算方法で実際の機械システムの力学を正確に再現しているかを示しています。

In this paper, a multibody dynamic model of a railway vehicle that assumes that vertical and lateral dynamics are weakly coupled, has been experimentally validated using an instrumented scaled vehicle running on a 5-inch-wide experimental track. The proposed linearised model treats the vertical and lateral dynamics of the multibody system almost independently, being coupled exclusively by the suspension forces. Several experiments have been carried out at the scaled railroad facilities at the University of Seville in order to test and validate the simulation model under different working conditions. The scaled vehicle used in the experiments is a bogie instrumented with various sensors that register the accelerations and angular velocities of the vehicle, its forward velocity, its position along the track, and the wheel-rail contact forces in the front wheelset. The obtained results demonstrate how the proposed computational model correctly reproduces the dynamics of the real mechanical system in an efficient computational manner.