Industria 2015 – Bando Mobilità Sostenibile Progetto MS01 ... · Rigidezza laterale sospensione...
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Industria 2015 – Bando Mobilità Sostenibile Progetto MS01_00027 SIFEG - Sistema Integrato trasporto merci FErro-Gomma Politecnico di Milano Dipartimento di Meccanica Ing. Stefano Melzi
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Industria 2015 – Bando Mobilità Sostenibile Progetto MS01_00027 SIFEG - Sistema Integrato trasporto merci FErro-Gomma
Politecnico di MilanoDipartimento di Meccanica
Ing. Stefano Melzi
06/06/2014Workshop SIFEG – Giugno 2014
CAMAV - CArro Merci ferroviario per Alte Velocità Slide 2
1. Analisi numerica per la definizione di parametri di progetto• Analisi parametrica della dinamica di marcia del singolo carro• Analisi parametrica dinamica di marcia del convoglio
2. Analisi dell’effetto del vento laterale su• Rischio ribaltamento del carro• Rischio di ribaltamento dei container
Attività del Dipartimento di Meccanica del Politecnico di Milano
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Schema dell’attivitàSchema dell’attività
Simulazione con modello multi-body singolo carro
tavola 1
2
1
2
FN1
FL1
FT1
FL2
FT2
FN2
bordino
tavola 1
2
1
2
FN1
FL1
FT1
FL2
FT2
FN2
bordino
Analisi parametrica e valutazione delle prestazioni
Definizione parametri geometrici, elastici ed inerziali
Simulazione con modello multi-body del convoglio
Analisi parametrica e valutazione delle prestazioni
Definizione prestazioni impianto frenante e caratteristiche convoglio
xi
yi
χi
i
i-1
i+1
xi
yi
χi
i
i-1
i+1
8 10 12 14 16 18 20140
160
180
1
1.5
2
2.5
x 105
Numero carri CAMAV% MF
Forz
a re
spon
gent
e S
X [N
]
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
2.2
2.4
2.6
2.8
x 105
8 10 12 14 16 18 20140
160
180
1
1.5
2
2.5
x 105
Numero carri CAMAV% MF
Forz
a re
spon
gent
e S
X [N
]
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
2.2
2.4
2.6
2.8
x 105
Parametro sospensione ValoreRigidezza verticale sospensione secondaria (x carrello) [N/m] 8*105
Rigidezza laterale sospensione secondaria (x carrello) [N/m] 2*105
Smorzamento verticale sospensione secondaria (x carrello)[Ns/m]
56000
Smorzamento antiserpeggio sospensione secondaria (x carrello)[Ns/m]
242000
Rigidezza verticale sospensione primaria (x carrello) [N/m] 5.2*106
Rigidezza laterale sospensione primaria (x carrello) [N/m] 3.84*107
Rigidezza longitudinale sospensione primaria (x carrello) [N/m] 1.12*108
Smorzamento verticale sospensione primaria (x carrello) [Ns/m] 32000
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Definizione parametri geometrici, elastici, inerzialiDefinizione parametri geometrici, elastici, inerziali
• Simulazioni della dinamica di marcia sul singolo carro variando i parametri di progetto (dimensioni, inerzie, parametri sospensioni)
• Valutazione delle prestazioni di ogni configurazione esaminata sulla base della UIC 518
• Sicurezza di marcia• Aggressività sul binario• Comfort di marcia
Parametro sospensione ValoreRigidezza verticale sospensione secondaria (x carrello) [N/m] 8*105
Rigidezza laterale sospensione secondaria (x carrello) [N/m] 2*105
Smorzamento verticale sospensione secondaria (x carrello)[Ns/m]
56000
Smorzamento antiserpeggio sospensione secondaria (x carrello)[Ns/m]
242000
Rigidezza verticale sospensione primaria (x carrello) [N/m] 5.2*106
Rigidezza laterale sospensione primaria (x carrello) [N/m] 3.84*107
Rigidezza longitudinale sospensione primaria (x carrello) [N/m] 1.12*108
Smorzamento verticale sospensione primaria (x carrello) [Ns/m] 32000
Parametro geometrico ValoreInterperno carrelli [m] 9.5Passo sale [m] 2
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Definizione parametri composizione e impianto frenanteDefinizione parametri composizione e impianto frenante
• Simulazioni della dinamica di marcia del convoglio considerando frenate rapide in rettilineo ed in curva
• Valutazione degli spazi di arresto e delle forze massime scaricate ai respingenti
8 10 12 14 16 18 20140
160
180
1
1.5
2
2.5
x 105
Numero carri CAMAV% MF
Forz
a re
spon
gent
e S
X [N
]
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
2.2
2.4
2.6
2.8
x 105
Parametro valoreNumero massimo di carri 17
Massa rimorchiata complessiva 945 t
Lunghezza convoglio 284 mPercentuale di massa frenata singolo carro 150% 160%
Forza frenante x carro 67 kN 72 kNForza frenante x sala 16.75 kN
18.00 kNSpazio di arresto da 200
km/h 1400 m
10
15
20140
160
180
1300
1350
1400
1450
1500
1550
1600
% MFNumero carri CAMAV
Spa
zio
di a
rrest
o [m
]
1300
1350
1400
1450
1500
1550
1600
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Schema dell’attivitàSchema dell’attività
Prove in galleria del vento su modelli in scala
Coefficienti aerodinamici su carri e container
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90-2
0
2
4
6C
Fy
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90-2
0
2
4
6C
Fy
Simulazione con modelli multi-body
Calcolo CWC
Modello vento turbolento
Calcolo forze aerodinamiche
0
50
100
150
200
250
300
350
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Velo
cità
ven
to [k
m/h
]
Angolo di incidenza vento [°]
CWC carro CAMAV , container a tara
C1
C5
C6
0
50
100
150
200
250
300
350
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Velo
cità
ven
to [k
m/h
]
Angolo di incidenza vento [°]
CWC carro CAMAV , container a tara
C1
C5
C6
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Prove in galleria del vento: modelli di carro e caricoProve in galleria del vento: modelli di carro e carico
• Sono stati impiegati modelli in scala 1:20 di locomotore, carro e container (da 20 e 40 piedi)
• Camera di prova 4x4 m, velocità di prova 50 m/s, It<0.1%
• Attraverso bilance dinamometriche sono stati rilevati i coefficienti aerodinamici statici su carri e container per diversi angoli di attacco
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Prove in galleria del vento: composizioni considerateProve in galleria del vento: composizioni considerate
• Sono stati ricavati i coefficienti aerodinamici su carri e container per diverse composizioni del convoglio
• Questo ha consentito di mettere in evidenza l’effetto di carri vuoti sulle azioni aerodinamiche
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Prove in galleria del vento: coefficienti aerodinamiciProve in galleria del vento: coefficienti aerodinamici
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90-2
0
2
4
6
CFy
-1
0
1
1.5
C1C2C3C4C5C6C7C8
Coeff. forza laterale sul secondo carro
Coeff. forza laterale su container 40 ft
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Stima curve CWC per carri e containerStima curve CWC per carri e container
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