Modelowanie zjawiska wywracania się wagonów towarowych przy wietrze bocznym
Wariant tytułu
Modelling the phenomenon of freight trains rollover under crosswind action
Autor
Kocoń, Agnieszka
Promotor
prof. dr hab. inż. Andrzej Flaga
Data wydania
2020
Data obrony
04.11.2020
Wydawca
[s.n.]
Język
polski
Słowa kluczowe
badania modelowe w tunelu aerodynamicznym, krytyczna prędkość wiatru, przewracanie się wagonów towarowych, oddziaływanie wiatru poprzecznego, aerodynamiczny moment obrotowy
wind tunnel model tests, critical wind velocity, freight trains roll-over, crosswind action, aerodynamic rolling moment
Abstrakt
Celem rozprawy doktorskiej była analiza zjawiska przewracania się wagonów towarowych pod wpływem silnego wiatru bocznego. W ramach pracy przeprowadzono badania w tunelu aerodynamicznym na modelu wagonu towarowego, który wykonano z zachowaniem kryteriów podobieństwa analizowanego zjawiska.
Część eksperymentalna pracy obejmowała pomiary prędkości krytycznej oraz pomiary sił i momentów aerodynamicznych. Badania przeprowadzone zostały w tunelu aerodynamicznym z warstwą przyścienną znajdującym się w Laboratorium Inżynierii Wiatrowej Politechniki Krakowskiej. Głównym celem pomiarów było wyznaczenie szczytowej prędkości wiatru, przy której model wagonu towarowego przewróci się. Prędkość tą nazwano prędkością krytyczną. Ponadto wykonano pomiary na wadze aerodynamicznej w celu uzyskania sił i momentów aerodynamicznych działających na model wagonu.
Na podstawie wyników przeprowadzonych badań stwierdzono, że wyznaczenie prędkości krytycznej bezpośrednio z badań modelowych w tunelu aerodynamicznym może być jedną z metod określenia stabilności pojazdów szynowych ze względu na działanie silnego wiatru bocznego.
Zaproponowano również, aby na podstawie prędkości krytycznej wyznaczyć współczynnik aerodynamiczny momentu obrotowego wagonu towarowego. Ponadto zalecono, aby nasyp oraz nasyp z przechyłką włączyć jako podstawowe konfiguracje linii kolejowej analizowane przy ocenie bezpieczeństwa wagonu towarowego. W badaniach wykazano również znaczny wpływ chropowatości terenu na uzyskiwane prędkości krytyczne.
Doctoral thesis aimed at the analysis of the phenomenon of freight trains rollover under strong crosswind action. As a main part of research wind tunnel tests were conducted on the model of a freight train which was constructed taking into account similarity criteria for the analysed phenomenon.
The experimental part of the thesis comprised critical velocity measurements as well as measurements of aerodynamic forces and moments. The investigations were conducted in a boundary layer wind tunnel of the Wind Engineering Laboratory at the Cracow University of Technology. The measurements aimed at the determination of peak wind velocity at which the model of a freight wagon will roll over. This velocity was called the critical velocity. Moreover, the measurements of aerodynamic forces and moments acting on the freight train model were carried out.
On the basis of results it was concluded that determination of the critical velocity directly from wind tunnel model tests can be one of the methods to define stability of rail vehicles under strong crosswind action. Moreover, it was proposed to determine the coefficient of aerodynamic rolling moment of freight train based on critical velocity. It was also recommended to include embankment and canted track embankment as basic configurations of railway line in the crosswind safety assessment of freight trains. Investigations showed also that the influence of terrain roughness on critical velocity can be significant.
Klasyfikacja PKT
690000 Transport
372319 Środki transportu szynowego. Tabor kolejowy
