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CAMAV - CArro Merci ferroviario per Alta Velocità

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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
Attività del Dipartimento di Meccanica del Politecnico di Milano
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
06/06/2014
Workshop SIFEG – Giugno 2014
CAMAV - CArro Merci ferroviario per Alte Velocità
Slide 2
Schema dell’attività
Simulazione con modello
multi-body singolo carro
Analisi parametrica e
valutazione delle prestazioni
1
FT1
FL1
FN1
2
2
1
FN2
FL2
tavola
FT2
bordino
Simulazione con modello
multi-body del convoglio
Analisi parametrica e
valutazione delle prestazioni
5
5
x 10
x 10
2.8
2.6
Definizione parametri
geometrici, elastici ed inerziali
Parametro sospensione
Valore
Rigidezza verticale sospensione secondaria (x carrello) [N/m]
Rigidezza laterale sospensione secondaria (x carrello) [N/m]
Smorzamento verticale sospensione secondaria (x carrello)
[Ns/m]
Smorzamento antiserpeggio sospensione secondaria (x carrello)
[Ns/m]
Rigidezza verticale sospensione primaria (x carrello) [N/m]
Rigidezza laterale sospensione primaria (x carrello) [N/m]
Rigidezza longitudinale sospensione primaria (x carrello) [N/m]
Smorzamento verticale sospensione primaria (x carrello) [Ns/m]
8*105
2*105
56000
242000
5.2*106
3.84*107
1.12*108
32000
Definizione prestazioni
impianto frenante e
caratteristiche convoglio
i
yi
i+1
Forza respongente SX [N]
2.5
i-1
2.4
2.2
2
2
1.8
1.5
1.6
1.4
1
χi
1.2
180
1
160
0.8
xi
140
% MF
06/06/2014
8
10
12
14
16
18
20
Numero carri CAMAV
Workshop SIFEG – Giugno 2014
CAMAV - CArro Merci ferroviario per Alte Velocità
Slide 3
Definizione 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
06/06/2014
Parametro sospensione
Valore
Rigidezza verticale sospensione secondaria (x carrello) [N/m]
Rigidezza laterale sospensione secondaria (x carrello) [N/m]
Smorzamento verticale sospensione secondaria (x carrello)
[Ns/m]
Smorzamento antiserpeggio sospensione secondaria (x carrello)
[Ns/m]
Rigidezza verticale sospensione primaria (x carrello) [N/m]
Rigidezza laterale sospensione primaria (x carrello) [N/m]
Rigidezza longitudinale sospensione primaria (x carrello) [N/m]
Smorzamento verticale sospensione primaria (x carrello) [Ns/m]
8*105
2*105
56000
242000
5.2*106
3.84*107
1.12*108
32000
Parametro geometrico
Valore
Interperno carrelli [m]
Passo sale [m]
9.5
2
Workshop SIFEG – Giugno 2014
CAMAV - CArro Merci ferroviario per Alte Velocità
Slide 4
Definizione parametri composizione e impianto frenante
Simulazioni della dinamica di marcia del convoglio
considerando frenate rapide in rettilineo ed in
curva
•
Parametro
Valutazione degli spazi di arresto e delle forze
massime scaricate ai respingenti
•
5
5
x 10
x 10
2.8
1600
2.6
Spazio di arresto [m]
1600
1550
1500
1500
1450
1450
1400
1400
1350
Forza respongente SX [N]
2.5
1550
2.4
2.2
2
2
1.8
1.5
1.6
1.4
1
1350
1300
140
20
160
15
10
Numero carri CAMAV
06/06/2014
1300
% MF
17
945 t
284 m
150%  160%
67 kN 72 kN
16.75 kN
18.00 kN
Spazio di arresto da 200
1400 m
km/h
1.2
180
1
160
0.8
140
180
Numero massimo di carri
Massa rimorchiata
complessiva
Lunghezza convoglio
Percentuale di massa
frenata singolo carro
Forza frenante x carro
Forza frenante x sala
valore
% MF
8
10
12
14
16
18
20
Numero carri CAMAV
Workshop SIFEG – Giugno 2014
CAMAV - CArro Merci ferroviario per Alte Velocità
Slide 5
Schema dell’attività
Coefficienti
aerodinamici su
carri e container
Prove in galleria
del vento su
modelli in scala
Simulazione
con modelli
multi-body
6
CFy
4
Calcolo forze
aerodinamiche
2
0
-2
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
CWC carro CAMAV , container a tara
350
Velocità vento [km/h]
300
Modello vento
turbolento
06/06/2014
Workshop SIFEG – Giugno 2014
CAMAV - CArro Merci ferroviario per Alte Velocità
C1
C5
250
C6
200
150
100
50
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Angolo di incidenza vento [°]
Calcolo CWC
Slide 6
Prove 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
06/06/2014
Workshop SIFEG – Giugno 2014
CAMAV - CArro Merci ferroviario per Alte Velocità
Slide 7
Prove 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
06/06/2014
Workshop SIFEG – Giugno 2014
CAMAV - CArro Merci ferroviario per Alte Velocità
Slide 8
Prove in galleria del vento: coefficienti aerodinamici
Coeff. forza laterale sul secondo carro
6
CFy
4
2
0
-2
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
C1 0
C2
C3 -1
C4
C5
C6 1.5
C7
C8
1
Coeff. forza laterale su container 40 ft
06/06/2014
Workshop SIFEG – Giugno 2014
CAMAV - CArro Merci ferroviario per Alte Velocità
Slide 9
Stima curve CWC per carri e container
06/06/2014
Workshop SIFEG – Giugno 2014
CAMAV - CArro Merci ferroviario per Alte Velocità
Slide 10
Industria 2015 – Bando Mobilità Sostenibile
Progetto MS01_00027 SIFEG - Sistema Integrato trasporto merci FErro-Gomma
06/06/2014
Slide 11
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