Experimental validation of a mass transit vehicle multi-body system with integrated flexible bodies

Sommario In questo lavoro, viene affrontato il problema della dinamica multi-corpo di un veicolo ferroviario e viene dimostrata l’attendibilità di tale analisi attraverso una validazione sperimentale, ossia il confronto tra le accelerazioni del veicolo registrate durante le prove di marcia e quelle calcolate per mezzo di simulazioni. Per fare ciò, è stato sviluppato il “Multi-body System” del veicolo con corpi flessibili integrati, usando il software SIMPACK, e sono state ricreate le condizioni di prova. La descrizione dei corpi flessibili è stata validata utilizzando una procedura analitica, basata sul criterio della “Normalized Check Orthogonality”. Inoltre, il tracciato di prova è stato implementato nel modello, in termini di geometria generale e irregolarità. L’accuratezza della descrizione del tracciato è stata verificata confrontando le accelerazioni laterali e verticali dei carrelli calcolate con una simulazione di marcia con quelle corrispondenti registrate nella prova sperimentale. A questo scopo, è stato definito un indice di confronto tra i segnali, basato sul concetto di cross-correlazione. Successivamente, sono stati simulati i test del comfort e le accelerazioni di cassa sono state confrontate utilizzando la stessa tecnica. Infine, gli indici di comfort medio sono stati calcolati sia con i risultati della simulazione che della prova. Il lavoro dimostra che un accurato processo di modellazione, quindi un’accurata descrizione della flessibilità dei corpi e dell’interazione del sistema con l’ambiente, conducono ad ottimi risultati circa le accelerazioni di cassa e, quindi, gli indici di comfort derivati. Abstract This work is concerned with the matter of a railway vehicle multi-body dynamics and the reliability of such analysis is proved by an experimental validation, i.e. a comparison between vehicle accelerations recorded during running tests and corresponding data computed by simulations. In order to do that, the “Multi-body System” of the vehicle has been developed with flexible bodies integrated, using SIMPACK software, and test conditions have been recreated. Flexible bodies description has been validated by an analytical procedure, “Normalized Check Orthogonality” criterion - based. Further, test track has been modelled, in terms of geometry and measured irregularities. Accuracy of track description has been proved comparing lateral and vertical accelerations of bogies computed by a running simulation to the corresponding ones recorded during the test. For this purpose, a signal comparison index has been defined, cross-correlation concept-based. Then, comfort tests have been simulated and carbody acceleration signals have been compared by means of the same technique. Finally mean comfort indexes have been computed for both simulation and test results. The work shows that an accurate modeling process, i.e. consistent description of carbody flexibility and system-environment interaction, leads to very good results for computed vehicle accelerations and, hence, for derived comfort indexes