Original title:
Performance Evaluation of Products for Rail Head
Translated title:
Performance Evaluation of Products for Rail Head
Authors:
Valena, Martin ; Meierhofer, Alexander (referee) ; White, Ben (referee) ; Hartl, Martin (advisor) Document type: Doctoral theses
Year:
2024
Language:
eng Publisher:
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství Abstract:
[eng][cze]
Tato disertační práce se zabývá návrhem vícefázové metodiky pro hodnocení výkonnosti maziv na temeno kolejnice a vývojem přenosného traťového tribometru. Na základě literatury byly identifikovány následující výkonnostní parametry: součinitel trakce, tvar trakční křivky, retentivita a délka ošetření kolejnice. Většina studií prováděla měření na rozdílných zařízeních a s rozdílnou metodologií, což ztěžuje porovnatelnost výsledků a ukazuje na potřebu jednotné metodiky. První fáze metodiky využívá univerzální tribometr, který umožňuje její přenositelnost a porovnatelnost výsledků napříč pracovišti. Tato fáze slouží k identifikaci nejvýkonnějšího produktu pro temeno kolejnice na základě čtyř výkonnostních tříd. Tento produkt je pak možné dále testovat za podmínek bližších reálnému provozu, což představuje druhá fáze metodiky. Ve druhé fázi se stanovují reálné výkonnostní parametry: retentivita, délka ošetření kolejnice a riziko přemazání kontaktu a je možné studovat vliv množství a aplikační strategie. Pro vyhodnocení těchto parametrů byl vyvinut traťový tribometr, schopný stanovit součinitel trakce a tvar trakční křivky na kolejnici jak v laboratoři, tak na trati. Tribometr se připevňuje ke kolejnici a měřicí modul vykonává pohyb, přičemž mění brzdný moment působící na kolo a tím vyvozuje skluz v kontaktu. Třetí fáze se zaměřuje na výzkum třecí vrstvy v reálném prostředí, která je ovlivněna povětrnostními podmínkami. Současně byl použit hlukový modul pro monitorování hlukových parametrů v oblouku s malým poloměrem. Byla zjištěna značná korelace mezi výsledky první a druhé fáze. Ukázalo se, že olejové produkty poskytují větší retentivitu a délku ošetření kolejnice než vodní produkty, ale jsou více náchylné ke kriticky nízkému tření. Tento pokles však nedosahuje kriticky nízkých hodnot na reálné kolejnici, jak je tomu u univerzálních tribometrů, a vyskytuje se pouze v místě aplikace. Dalším zjištěním je, že existuje významná korelace mezi součinitelem trakce a dobou trvání kvílivého hluku, přičemž délka hluku se jeví jako vhodný parametr pro hodnocení kvílivého hluku.
This dissertation deals with the design of a multi-phase methodology for evaluating the performance of top-of-rail products and the development of a portable rail tribometer. Based on the literature, the following performance parameters were identified: coefficient of traction, creep curve shape, retentivity and carry distance. Most of the studies performed measurements on different equipment and with different methodologies, which makes the results difficult to compare and indicates the need for a uniform methodology. The first phase of the methodology uses a universal tribometer, which allows for transferability and comparability of results across sites. This phase is used to identify the best-performing top-of-rail product based on the four performance classes. This product can be further tested under conditions closer to real operation, which represents the second phase of the methodology. In the second phase, track performance parameters are determined: retentivity, carry distance and risk of over-lubrication, and the effect of quantity and application strategy can be studied. To evaluate these parameters, a rail tribometer has been developed, capable of determining the coefficient of traction and the shape of the creep curve on the rail both in the laboratory and in the field. The tribometer is mounted to the rail and the measuring module performs a movement, varying the braking torque applied to the wheel and thus inducing a creep in contact. The third phase focuses on the investigation of the third-body layer in the field that is affected by weather conditions. Simultaneously, a noise module was used for monitoring noise parameters in a sharp curve. A significant correlation between the results of the first and second phases was found. Oil-based products provide longer retentivity and carry distance than water-based products, but are more prone to critically low friction. However, this drop does not reach critically low values on the actual rail as with universal tribometers and occurs only at the point of application. A further finding is a significant correlation between the traction coefficient and the duration of squeal noise, indicating that the duration of the noise is a suitable parameter for assessing howling noise.
Keywords:
Kontakt kolo-kolejnice; mazivo na temeno kolejnice; metodika na hodnocení výkonnosti; přenosný traťový tribometr; třecí vrstva; methodology evaluating performance; portable rail tribometer; third-body layer; top-of-rail product; Wheel-rail contact
Institution: Brno University of Technology
(web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library. Original record: https://hdl.handle.net/11012/250674
guest ::
