Regisztráció és bejelentkezés

Lökéshullámok vizsgálata húrokban

A villamos mozdonyok energiaellátása felsővezetékek és áramszedők segítségével történik. A vezetékben terjedő lökéshullámok az áramszedés minőségét ronthatják. E probléma első felvetése óta eltelt közel fél évszázad, azonban a jelenség vizsgálata napjainkban is kihívást jelent, és a sebesség növekedésével egyre fontosabbá válik. A legelterjedtebb megoldások esetén a felsővezeték és az áramszedő kölcsönhatásának vizsgálata csak körülményesen, a többtest-dinamikai módszer és végeselemes módszer kombinálásával, általános célú elemek használatával történik.

A jelenség alapjainak mélyebb megismerése – ami jelen kutatás legfőbb célja – lehetőséget nyújthat a jövőben olyan különleges elemek kifejlesztésére, amelyek használatával a felsővezeték rendszerek szimulációja pontosabb és hatékonyabb lehet. Elsősorban a húrként modellezhető vezetékek viselkedésének közelebbi vizsgálata motiválja a „Lökéshullámok vizsgálata húrokban” című munkát.

Jelen TDK dolgozat egy hosszabb kutatás első fázisa. Az kutatás első szemeszterében a D’Alembert-féle „haladó hullám” megoldásból kiindulva egyszerűsített modellek kerülnek létrehozásra. Álló peremfeltételekkel, többek között fix és szabad végekkel, több egymáshoz kapcsolt szakasszal, illetve rugalmas megfogással és a húrhoz rögzített tömeggel történik a vizsgálat egyszerűbb gerjesztések (pillanatszerű ütközés, kezdeti kitérítés) használatával. A jelenséget így késleltetett differencia-differenciálegyenletekkel (DDE) lehet modellezni, az analitikus számítások során elért eredmények összevethetőek végeselemes (FEM) módszerrel kapottakkal. A kutatás első szakaszában a mozgó peremfeltételek egyszerűbb esetekben kerülnek vizsgálatra, különös figyelmet fordítva a lehetséges elhanyagolásokra a rögzítési pontokhoz közel és azoktól távol.

Jelen munka az Emberi Erőforrások Minisztériuma által nyújtott Új Nemzeti Kiválóság Program keretein belül elnyert ösztöndíj támogatásával valósul meg.

Irodalom:

M. Arnold és B. Simeon, The simulation of pantograph and catenary: a PDAE approach, DLR German Aerospace Centre, 1998.

J. R. Ockendon és A. B. Tayler, The dynamics of a current collection system for an electric locomotive, Proceedings of the Royal Society London A., 322. szám, pp. 447-468., 1971.

A. B. Tayler, Mathematical Models in Applied Mechanics, 2. kiadás, Oxford: Oxford University Press, 2001.

A. Facchinetti és S. Bruni (Eds.), Special Issue: The Pantograph-Catenary interaction Benchmark, Vehicle System Dynamics, 53. évfolyam, 3. szám, 2015.

szerző

  • Erdős Gergely
    Gépészeti modellezés mesterképzési szak
    mesterképzés (MA/MSc)

konzulens

  • Dr. Stépán Gábor
    egyetemi tanár, Műszaki Mechanikai Tanszék