Výzkumnéaktivity

Řízení tření mezi kolem a kolejnicí

Abstrakt:
Výzkum se zaměřuje na optimalizaci tření mezi kolem a kolejnicí pomocí cílené aplikace maziv, modifikátorů tření a materiálů pro zvýšení trakce. Cílem aplikovaného výzkumu a vývoje v této oblasti je zvýšit energetickou účinnost a bezpečnost kolejové dopravy, snížit opotřebení kol a kolejnic a omezit další negativní dopady.

Cíle výzkumu:

  • Objasnit mechanismy tvorby třecích vrstev při aplikaci maziv a dalších produktů do rozhraní mezi kolem a kolejnicí.

  • Vyvinout inteligentní aplikační jednotky a řídicí algoritmy pro aplikaci materiálů pro úpravu tření mezi kolem a kolejnicí

  • Vyvinout environmentálně šetrná maziva, modifikátory tření a alternativní metody pro obnovu trakce.

Specifikace výzkumu:
Výzkum se zaměřuje na metody řízení tření v kolejové dopravě, které se využívají ke snížení hluku a opotřebení kontaktních těles. Hlavním cílem je zvýšit efektivitu těchto metod tak, aby poskytovaly maximální užitek při minimalizaci negativního vlivu na životní prostředí. Klíčovým prvkem je pochopení mechanismů tvorby třecích vrstev při použití maziv a top-of-rail produktů. Tyto mechanismy jsou ovlivněny nejen vlastnostmi aplikovaných produktů, ale i podmínkami v kontaktu kola a kolejnice, jako jsou tlak, rychlost a okolní faktory, například teplota. Pochopení tohoto chování je zásadní z hlediska délky ošetření kolejnice mazivem nebo top-of-rail produktem a z hlediska doby, po kterou je třecí vrstva schopna poskytovat požadované třecí vlastnosti. Pro studium těchto mechanismů byl vyvinut světově unikátní mobilní tribometr, který umožňuje měření tření na temeni kolejnice. S jeho využitím byla publikována pilotní studie, která představuje redistribuční model pro top-of-rail produkty. Tento model může sloužit k simulaci a řízení aplikačního procesu.

Pro dosažení optimální výkonnosti metod řízení tření je klíčové optimalizovat samotný proces aplikace maziv a top-of-rail produktů. Probíhá proto kontinuální vývoj aplikačních jednotek, které využívají prvky pokročilého řízení, komunikace a technologie IoT. Velká pozornost je také věnována vývoji samotných maziv a top-of-rail produktů, které mají zásadní vliv na efektivitu metod řízení tření. V rámci vývoje těchto komplexních látek byla vyvinuta a publikována dvoudílná metodologie pro jejich testování v laboratorním prostředí, která umožňuje tvorbu výkonnějších a ekologičtějších maziv a top-of-rail produktů. Tyto inovace významně přispívají k vyšší efektivitě a udržitelnosti kolejové dopravy.

Publikace:
GALAS, Radovan, Martin VALENA, Tomas JORDAN, et al. 2024. A benchmarking methodology for top-of-rail products: Carry distance and retentivity. Tribology International, 2024, vol. 197. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2024.109810

GALAS, R.; SKURKA, Š.; VALENA, M.; KVARDA, D.; OMASTA, M.; DING, H.; LIN, Q., WANG, W.; KŘUPKA, I.; HARTL, M. A benchmarking methodology for top-of-rail products. Tribology International, 2023, vol. 189, no. November, ISSN: 0301-679X. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2023.108910

KVARDA, D.; SKURKA, Š.; GALAS, R.; OMASTA, M.; SHI, L.; DING, H.; WANG, W.; KŘUPKA, I.; HARTL, M. The effect of top of rail lubricant composition on adhesion and rheological behaviour. Engineering Science and Technology, an International Journal, 2022, vol. 35, no. 1, p. 101100-101108. ISSN: 2215-0986. https://doi.org/10.1016/j.jestch.2022.101100

OMASTA, M.; MACHATKA, M; SMEJKAL, D.; KŘUPKA, I.; HARTL, M. Influence of sanding parameters on adhesion recovery in contaminated wheel–rail contact. WEAR, 2015, vol. 322-323, no. 1, p. 218-225. ISSN: 0043-1648. https://doi.org/10.1016/j.wear.2014.11.017

SHI, L.B.; WANG, C.; DING, H.H.; KVARDA, D.; GALAS, R.; OMASTA, M.; WANG, W.J.; LIU, Q.Y.; HARTL, M. Laboratory investigation on the particle-size effects in railway sanding: Comparisons between standard sand and its micro fragments. Tribology International, 2020, vol. 146, no. 6, p. 106259-106259. ISSN: 0301-679X. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2020.106259

Partneři a spolupráce:
Southwest Jiaotong University, School of Mechanical Engineering, No. 111 First Section, North of Second Ring Road, Chengdu, Sichuan 610031, P.R. China.

TRIBOTEC, spol. s r.o., Košuličova 656/4, 619 00 Brno-jih-Horní Heršpice, Česká republika.

Projekty:
Národní centrum kompetence inženýrství pozemních vozidel Josefa Božka (BOVENAC), Technologická agentura ČR – Program Národní centra kompetence,TN02000054, 2023-2028.

Výzkum a vývoj systému pro řízení tření mezi kolem a kolejnicí pomocí tuhých modifikátorů, Technologická agentura ČR – Program průmyslového výzkumu a experimentálního vývoje TREND, FW06010012, 2023-2025.

Klíčové technologie a strategie pro řízení tření mezi kolem a kolejnicí v kolejové dopravě, Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR – INTER-EXCELLENCE podprogramu INTER-ACTION, LTACH19001, 2019-2021.

Friction management jako řešení pro redukci hluku a opotřebení v kolejové dopravě, Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR – Mobility ČR – Čína, 8JCH1042, 2019-2021.

Kontaktní osoba:
Ing. Radovan Galas, Ph.D.