Investigation of the effects of rail and wheel profiles on vehicle dynamics in light rail vehicles

Şehir içi ve şehirler arası yolcu taşımacılığı yapan raylı taşıtlarda, seyir emniyeti, konfor, ray ve tekerlerin aşınması gibi konular doğrudan taşıt dinamiği ile ilgili konulardır. Raylı taşıt dinamiği, ray-teker temasından başlayarak, boji üzerindeki süspansiyonlar, hidrolik damperler gibi dinamik elemanların beraber çalışmasının getirdiği sonuçtur. Taşıt dinamiğini etkileyen ilk parametre ray-teker arasındaki temas ilişkisidir. Bu ilişki ray ve tekerin profiline göre değişkenlik göstermektedir. Bu çalışmada, ray ve teker profillerinin taşıt dinamiğine olan etkisi, seyir emniyeti ve teker aşınma durumları göz önüne alınarak incelenmiştir. İncelemeler çoklu cisim dinamiği analiz programı olan Simpack vasıtası ile yapılmıştır. Analizler, bir hafif raylı taşıt olan, çift yönlü ve iki modüllü bir tramvayın iki farklı ray ve teker profilinde dinamik modeli oluşturularak dört farklı senaryoda gerçekleştirilmiştir. Dinamik model oluşturulurken öncelikle taşıt dinamiğini etkileyecek olan dinamik elemanlar tanıtılmış, ardından bu elemanlara ait karakteristik özellikler verilmiştir. Seyir emniyeti analizleri TS EN 14363 standardı kapsamında değerlendirilip, her bir ray ve teker profili; deray oranları, teker dikey yük boşalması ve teker yükselme değerleri açısından karşılaştırılmıştır. Teker aşınma analizleri için ise öncelikle her bir senaryo için aşınmada belirleyici faktör olan aşınma numaraları bulunmuş, ardından analizlere göre aşınma kaynaklı teker profili değişimleri karşılaştırılmıştır.Issues such as running safety, comfort, wear of rails and wheels are directly related to vehicle dynamics in rail vehicles engaged in urban and interurban passenger transport. Rail vehicle dynamics is the result of the working together of dynamic elements such as suspensions, hydraulic dampers on the bogie, starting from the rail-wheel contact. The first parameter that affects vehicle dynamics is the contact relationship between rail and wheel. This relationship varies according to the profile of the rail and the wheel. In this study, the effect of rail and wheel profiles on vehicle dynamics, running safety and wheel wear conditions were taken into consideration. The analyzes were made using Simpack which is multibody dynamics analysis program. The analyzes were carried out in four different scenarios by creating a dynamic model of a light rail vehicle that is bidirectional and two-module tram, with two different rail and wheel profiles. While creating the dynamic model, first of all, the dynamic elements that will affect the vehicle dynamics are introduced, and then the characteristic features of these elements are given. Running safety analyzes are evaluated within the scope of TS EN 14363 standard, and each rail and wheel profile; derailment ratios, wheel unloading factor and wheel raise values were compared. For the wheel wear analysis, first of all, the wear numbers, which are the determining factors in wear, were found for each scenario, and then the changes in the wheel profile due to wear were compared according to the analyzes.Durmazlar Makina San. ve Tic. A. Ş