Transverse study of a rail vehicle on straight track and curve behavior. New technologies bogies. Comparative analysis
Comportement transversal d'un vehicule ferroviaire en alignement et en courbe - nouvelles technologies des bogies : etude comparative
Résumé
Scientific studies, developed in this thesis allowed to develop mathematical models simulating in alignment and curve, the transverse behavior of a railway vehicle equipped with bogies with the following technologies:
-. Conventional bogies with conventional axles
-. bogies self-oriented axles,
-. wheel-set bogies in pseudoglissement controlled,
- Bogies with independent wheel axles.
From these models were studied:
- The transverse stability of the vehicle in the case of a constant-speed circulation, a good straight track located in a horizontal plane. The guide axle is assured only by the forces of pseudoglissement and contact geometry.
- The semi-static behavior of the vehicle in the case of a constant-speed circulation in a curve of radius given with cant deficiency.
With these models, taking into account several non-linearities (anti-hunting devices for alignment, forces pseudoglissement for curves) and corrected in the coefficients of pseudoglissement to have a good correlation with experimental results, it is possible:
- Optimize the construction characteristics of the bogies,
- To compare the performance obtained in the technologies considered,
- To justify scientifically technical developments in progress that should enable the system to improve these guided technical performance.
With bogie axles pseudoglissement controlled and independent wheels, can be obtained:
- Without anti-hunting devices and independently of wheel wear, critical speeds in very high alignment greater than 500 km / h, a reduction of the guiding forces in small radius curves, and better behavior in the axle large radius curves (delayed on year, and reduced transverse displacements).
Les études scientifiques, développées dans cette thèse ont permis de mettre au point des modèles mathématiques simulant en alignement et en courbe, le comportement transversal d'un véhicule ferroviaire muni de bogies ayant les technologies ci-après :
- . bogies conventionnels à essieux classiques,
- . bogies à essieux auto-orientés,
- . bogies à essieux à pseudoglissement contrôlé,
- bogies à essieux à roues indépendantes.
A partir de ces modèles on a étudié :
- la stabilité transversale du véhicule dans le cas d'une circulation à vitesse constante, sur une voie en alignement de bonne qualité située dans un plan horizontal. Le guidage des essieux est assuré uniquement par les forces de pseudoglissement et la géométrie de contact.
- le comportement semi-statique du véhicule dans le cas d'une circulation à vitesse constante dans une courbe de rayon donné avec insuffisance de dévers.
Avec ces modèles, tenant compte de plusieurs non linéarités (dispositifs anti-lacet pour l'alignement, forces de pseudoglissement pour les courbes) et corrigés au niveau des coefficients de pseudoglissement pour avoir une bonne corrélation avec les résultats expérimentaux, il est possible :
- d'optimiser les caractéristiques de construction des bogies,
- de comparer les performances obtenues dans les technologies considérées,
- de justifier scientifiquement les évolutions techniques en cours de développement qui devraient permettre au système guidé d'améliorer ces performances techniques.
Avec des bogies à essieux à pseudoglissement contrôlé et à roues indépendantes, on peut obtenir :
- sans dispositifs anti-lacet et indépendamment de l'usure des roues, des vitesses critiques en alignement très élevées supérieurs à 500 km/h, une réduction des efforts de guidage dans les courbes de faible rayon, et un meilleur comportement des essieux dans les courbes de grand rayon (glissement retardé, et déplacements transversaux réduits).
Mots clés
Chemins de Fer
dynamique ferroviaire
véhicule ferroviaire
bogie
essieux conventionnels
essieux auto-orientés
essieux à pseudoglissement contrôlé
roues indépendantes
géométrie de contact roue-rail
interaction roue-rail
stabilité transversale en alignement
grandes vitesses
inscription en courbe
efforts de guidage