Dissertação

{pt_PT=Analysis of the Pantograph-Catenary Interaction in Railway Operations} {} EVALUATED

{pt=O transporte ferroviário é um dos principais intervenientes no transporte mundial de mercadorias e passageiros. Os veículos de tração elétrica apresentam uma alternativa segura, confiável e necessária num mundo onde há a necessidade de reduzir o uso de combustíveis fósseis e a emissão de gases de efeito estufa. Tornar a operação ferroviária tão rápida e eficiente quanto possível é fulcral para garantir que os sistemas ferroviários permanecem competitivos. Um fator importante que afeta o desempenho destes sistemas é a captação de energia através da interação entre o comboio, através do pantógrafo, e a linha elétrica, conhecida como catenária. É vital assegurar a qualidade desta interface, de forma a evitar perdas de contacto que levem a arqueamento elétrico. Testes virtuais, conduzidos através da simulação da interação pantógrafo-catenária, permitem estudos rápidos e económicos, reduzindo a necessidade de testes na via. O objetivo desta tese é desafiar os cenários atualmente adotados para avaliação da qualidade de contacto, mostrando como longas distâncias de linha elétrica, curvas, variações de altura dos fios de contacto e defeitos dimensionais na catenária podem afetar os resultados das análises. Além disso, este trabalho aborda como a velocidade do comboio e o número e posição dos pantógrafos afetam a força de contacto na interface pantógrafo-catenária. Vários modelos de catenária, baseados na catenária britânica Great Western Mainline, são construídos, com um grau de complexidade crescente. A dinâmica da interação para cada cenário é simulada, processada e analisada, a fim de estudar como as singularidades geométricas afetam o desempenho da interface pantógrafo-catenária., en=Railway systems are one of the major players in worldwide transportation of goods and passengers. Electric traction vehicles present a safe, reliable and much needed alternative in a world where there is a need to reduce the use of fossil fuels and emission of greenhouse gases. Making the railway operation as fast and efficient as possible is one of the key aspects to ensure railways remain competitive. One important factor to impact the overall performance of railway systems is the energy collection, achieved through the interaction between the train, via the pantograph, and the overhead electric line, known as catenary. Ensuring the quality of this interface is essential to avoid contact losses, and consequent electric arcing. Virtual testing, achieved via simulation of the pantograph-catenary interaction, allows for faster and cheaper studies, reducing dramatically the need for on-site testing. The end goal of this thesis is to challenge the currently adopted scenarios for contact quality evaluation, showing how long track lengths, curves, overpasses or contact wire height gradients, and dimensional defects may affect analysis results. In addition, these studies address how train speed and the number and position of pantographs affects the contact force quality in the pantograph-catenary interaction. Various catenary models, based on the British Rail Great Western Mainline catenary, are built, each with increasing complexity. The interaction dynamics for each scenario is obtained, processed and analysed, in order to access how geometric singularities impact the performance of the pantograph-catenary interface.}
{pt=Dinâmica ferroviária, Interação pantógrafo-catenária, Via curva, Gradientes, Defeitos geométricos, en=Railway Dynamics, Pantograph-Catenary Interaction, Curved track, Gradients, Geometric Defects}

Julho 5, 2019, 16:0

Orientação

ORIENTADOR

Jorge Alberto Cadete Ambrósio

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Catedrático

ORIENTADOR

Pedro Cabaço Antunes

Senior Research Fellow, Institute of Railway Research

Especialista