This paper describes the dynamic modeling of a railway vehicle when it is under braking force. It is important for the enhancement of braking performance to establish a proper dynamic model of a railway vehicle because the braking performance is affected by some dynamic forces generated by a railway vehicle when it undergoes braking. In this paper, a dynamic model for one vehicle is suggested to compute the dynamic behavior of a railway vehicle in the HILS(Hardware In-the-loop Simulation) system for the railway vehicle braking devices. To simplify the dynamic model, friction between a wheel and a rail is assumed that there exist only the static and the dynamic friction forces. Static friction coefficient is also assumed to be a function of the running speed. Some simulations are carried out with various braking forces, and the braking characteristics according to the change of the braking force are discussed. This study can provide some fundamental results to construct the HILS system for braking devices of a railway vehicle.
Kim, Seog-Won;Kim, Ki-Hwan;Mok, Jin-Yong;Kim, Young-Guk
Journal of the Korean Society for Railway
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v.9
no.6
s.37
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pp.682-688
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2006
In this paper, a method which can deduce the traction farce or the braking force from the acceleration or the deceleration of the train, has been suggested. In the case of Korean high speed train (HSR-350x), the traction force and the braking forces have been obtained by using this method. It is proven that the proposed method is a very good tool in estimating the traction force or the braking force when the train starts or stops. Also, these forces on be used to calculate friction coefficients of mechanical brakes and the transmission efficiency of the traction system.
Under braking forces of a freight train, there are great longitudinal structural responses of a large freight railway cable-stayed bridge. To alleviate such adverse reactions, viscous dampers are required, whose parametric selection is one of important and arduous researches. Based on the longitudinal dynamics vehicle model, responses of a cable-stayed bridge are investigated under various cases. It shows that there is a notable effect of initial braking speeds and locations of a freight train on the structural responses. Under the most unfavorable braking condition, the parameter sensitivity analyses of viscous dampers are systematically performed. Meanwhile, a mixing method called BPNN-NSGA-II, combining the Back Propagation neural network (BPNN) and Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm With Elitist Strategy (NSGA-II), is employed to optimize parameters of viscous dampers. The result shows that: 1. the relationships between the parameters of viscous dampers and the key longitudinal responses of the bridge are high nonlinear, which are completely different from each other; 2. the longitudinal displacement of the bridge main girder significantly decreases by the optimized viscous dampers.
Vehicle stability control system can enhance the vehicle stability and handling in the emergency situations through the control of traction and braking forces at the individual wheels. To achieve the desired performance, the wheel slip controller manages the hydraulic braking system to generate the desired braking force at each wheel. In this study, we propose the wheel slip controller for the generation of the braking forces based on multiple sliding mode control theory with the pulse width modulation. The proposed controller follows to the slip ratio and the brake pressure the desired ones so that the vehicle stability controller can Intervene braking force at each wheel. We show the validity and usefulness of the proposed controller through computer simulations.
Dynamic behavior of high speed train is very important because the high speed train should be safe and satisfied with the ride comfort. An eddy current brake system is mounted on trailer bogie and wheelset. The eddy current braking force longitudinally exerts on the articulated trailer bogie and the attraction force vertically exerts on the wheelset. Because a frame of eddy current brake system is flexible, these forces generate the vertical vibration at middle point of the frame. Also, the vibration change the vertical clearance between an electromagnet and top of rail which affect the magnitude of braking and attracting forces. Therefore, the dynamic behavior of the eddy current braking system must be predicted for design the dynamic characteristic of its mounting system when normally operate on rail which have irregularity. Vampire program is used for Prediction of the dynamic behavior of an eddy current braking system.
Dynamic behavior of high speed train is very important because the high speed train should be safe and satisfied with the ride comfort. An eddy current brake system is mounted on trailer bogie and wheelset. The eddy current braking force longitudinally exerts on the articulated trailer bogie and the attraction force vertically exerts on the wheelset. Because a frame of eddy current brake system is flexible, these forces generate the vertical vibration at middle point of the frame. Also, the vibration change the vertical clearance between an electromagnet and top of rail which affect the magnitude of braking and attracting forces. Therefore, the dynamic behavior of the eddy current braking system must be predicted for design the dynamic characteristic of its mounting system when normally operate on rail which have irregularity. Vampire program is used for prediction of the dynamic behavior of an eddy current braking system. Five design variables and five performance index are considered for optimization through D-optimal experimental design in this paper. Also model center is used to search the optimal point for sum of performance index with variational matric method.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.28
no.5
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pp.517-523
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2004
Recently, wheel slip controllers with controlling the wheel slip directly has been studied using the brake-by-wire actuator. The wheel slip controller is able to control the braking force more accurately and can be adapted to various different vehicles more easily than the conventional ABS systems. The wheel slip controller requires the information about the tire braking force and road condition in order to achieve the control performance. In this paper, the tire braking forces are estimated considering the variation of the friction between brake pad and disk due to aging of the brake, moisture on the contact area or heating. In addition, the road friction coefficient is estimated without using tire models. The estimated performance of tire braking forces and the road friction coefficient is evaluated in simulations.
Hong Daegun;Huh Kunsoo;Kang Hyung-Jin;Yoon Paljoo;Hwang Inyong
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.13
no.3
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pp.102-109
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2005
Wheel-slip control systems are able to control the braking force more accurately and can be adapted to different vehicles more easily than conventional ABS systems. But, in order to achieve the superior braking performance through the wheel-slip control, real-time information such as the tire braking force is required. For example, in the case of EHB (Electro-Hydraulic Brake) systems, the tire braking force cannot be measured directly, but can be approximated based on the characteristics of the brake disk-pad friction. The friction characteristics can change significantly depending on aging of the brake, moisture on the contact area, heat etc. In this paper, a wheel slip The proposed wheel slip control system is composed of two subsystems: braking force monitor and robust slip controller In the brake force monitor subsystem, the tire braking forces as well as the brake disk-pad friction coefficient are estimated considering the friction variation between the brake pad and disk. The robust wheel slip control subsystem is designed based on sliding mode control methods and follows the target wheel-slip using the estimated tire braking forces. The proposed sliding mode controller is robust to the uncertainties in estimating the braking force and brake disk-pad friction. The performance of the proposed wheel-slip control system is evaluated in various simulations.
Ha, Kyung-Ho;Kim, Young-Kyoun;Hong, Jung-Pyo;Kim, Gyu-Tak;Kang, Do-Hyun
Proceedings of the KIEE Conference
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1998.11a
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pp.91-93
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1998
This paper describes the braking performance of the eddy current brake for high speed trains according to the number of poles. The eddy current brake systems have to be equipped with the maximum braking force and deceleration in the given volume or mass, high braking force rate, as small normal forces as possible and stable construction. The parameters, such as the number of poles, electric ampere turns, slot width have influence on the braking force characteristics. In this paper, the effect of braking performance from the variation of the number poles is calculated by using FEM, the number of the pole which makes the maximum braking force is proposed.
Lee, Sang Min;Park, Jeonghun;Nam, Kanghyun;Yoo, Chang-Hee;Park, Sang-Shin
Tribology and Lubricants
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v.34
no.2
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pp.55-59
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2018
This paper proposes a new type of electro-mechanical wedge brake for commercial vehicles. The brake operates on a novel mechanism for self-boosting braking friction forces using eccentric shafts, and involves wedges that are inserted between the rampbridge and traverse; this self-boosting mechanism is explained herein. A dynamic analysis using ADAMS was conducted, and the findings are reported. The constraint and contact conditions are explained to verify the precision of the dynamic analysis. The dynamic analysis shows that in the proposed mechanism, the self-boosting effect occurs as desired. However, it is also noted that the system has a limitation in terms of the production of unlimited braking forces that can jam the roller inside the wedges. After demonstrating the self-boosting effect, dynamic analyses are performed for several values of the wedge angles and friction coefficients between the brake pads and disks. Conventionally, a lower wedge angle has been suggested owing to its provision of a larger clamping force for given friction coefficients. However, it is noted that lower wedge angles can lead to a higher probability of occurrence of undesirable high braking forces, which can jam the roller into the wedge; thus, a larger wedge angle is preferable for avoiding the undesirable jamming phenomena. These analysis results are presented and discussed herein.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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