Optimization of mechatronic systems using dependability oriented design methods

The research project “Railcab” designs a shuttle-based transportation system, which combines innovative mechatronic technologies with existing railway tracks. The traction and braking forces are generated by a linear electromagnetic drive while the tracking and guidance is performed using classical wheel/rail technology. By adopting different mechatronic modules, a modular structuring of the overall system, the driving safety, vehicle dynamics and the travelling comfort can be increased. In the present paper, we concentrate on the development of the active tracking module which reduces the sensitivity of the system behaviour with respect to the friction in the wheel/rail contact. Basic ideas of the tracking module are self-optimizing active tracking, camber adjustment, and mechanical locking device. Based on a-priori identified risks, like e.g. strong cross-wind, frosted rails and crossing of switches, the safety concepts are described in detail together with the methodology that was used in the design process.

---

W projekcie badawczym “Railcab” zaprojektowano system transportu wahadłowego, w którym połączono innowacyjne technologie mechatroniczne z istniejącą siecią kolejową. Siły trakcyjne i hamujące są generowane przez liniowy napęd elektromagnetyczny, podczas gdy śledzenie i sterowanie jest realizowane przy użyciu klasycznej technologii kołowo-szynowej. Dzięki zastosowaniu różnych modułów mechatronicznych, modularnej strukturyzacji całego systemu, osiągnięto wzrost bezpieczeństwa i komfortu jazdy oraz poprawę dynamiki pojazdu. W prezentowanej pracy autorzy skupiają uwagę na opracowaniu aktywnego modułu śledzącego, który zmniejsza wrażliwość systemu na tarcie między kołem i szyną. Zasadniczymi koncepcjami, na których oparto działanie tego modułu są: aktywne śledzenie z samoczynną optymalizacją, regulacja pochylenia kół i mechaniczne urządzenie blokujące. Na podstawie zagrożeń zdefiniowanych a priori, takich jak np. silny wiatr boczny, oblodzenie szyn i krosowanie przełączników, sformułowano szczegółowe koncepcje bezpieczeństwa wraz z metodologią, która została użyta w procesie projektowania.