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The Dynamics of a Railway
Vehicle on a Disturbed Track
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1. Introduction
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2.1 Description of the system
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2. The model
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Ê ÉAÍ § èGögë,¢ ¶w,G‰ ¬ ŸŒG~ ¢Œ$‹5£d|ƒWƒk–€
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Ê ÎÌ § èGögëg¶¢ ¶w,G‰
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Ê ÎË § èGögëg¶¢ ¶w,G‰ ¬ ŸŒG~ ¢Œ$‹5AŒ$G~ˆƒ‹a…?„$‰ƒ„g…?ŒG‡Š”Ÿ–„g‚
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Ê ÎIÍ § èGögëg¶¢ ¶w,G‰ ¬ ŸŒG~ ¢Œ$‹5AŒ$G~ˆƒ‹a…?„$‰ƒ„g…?ŒG‡Š”E˜$ƒW…=‚=~À“W„$–„a'~À€
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Ê ÐŒÌ § µ,¢çëg¶gƒÁ²,G‰
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2.2 Coordinate systems
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2. The model
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2. The model
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3. The wheel-rail interaction
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3.1 Penetration depth and normal force calculation
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3. The wheel-rail interaction
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3. The wheel-rail interaction
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3. The wheel-rail interaction
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3.3 Rail irregularities
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3. The wheel-rail interaction
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8
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4
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-10
-5
0
5
10
15
Lateral displacement [mm]
Semi axis b [mm]
10
8
6
4
2
0
-15
-10
-5
0
5
10
Lateral displacement [mm]
15
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4.2 SDIRK
25
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26
4. Numerics
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uy [mm]: 0.00
-2
2
6
10
-10
-2
-6
6
2
uy [mm]: 6.00
uy [mm]: 4.00
-14
-10
-6
-2
-16
-12
-8
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ƒkŠ%‚'~‰«Ž–ƒk‰ƒkŠK‚=„g‚=~ŒGŠwAƒk“W„$‡€
ƒ3Œ$‹.‚=|ƒ_“W„$–“W‡–„g‚=~ˆŒGŠ›Œ$‹
4.3 Runge Kutta
27
10
Semi axis b [mm]
Semi axis a [mm]
12
10
8
6
4
-15
-10
-5
0
5
10
Lateral displacement [mm]
8
6
4
2
0
15
-15
r‚sKt
-10 -5
0
5
10
Lateral displacement [mm]
15
460
760
Rolling radius [mm]
Lateral distance [mm]
15
r…~5t
780
740
720
700
680
-10
-5
0
5
10
Lateral displacement [mm]
-15
-10 -5
0
5
10
Lateral displacement [mm]
r¹¸Çt
15
450
440
430
420
-15
r¹º5t
’‘[“%”‰•#—
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ƒk€B„±¥_„$€=|¿š½„g…=«Ï]3‡‚=“#|ƒW…d{f„gŽ–ˆƒk„$‡¢
28
4. Numerics
0.15
0.15
0.1
0.1
Lateral velocity [m/s]
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5. Results
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5.2 Lateral sinusoidal centerline irregularities
33
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-0.003
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54
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5. Results
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5.2 Lateral sinusoidal centerline irregularities
35
8
2
Amplitude [mm]/[1e-3 rad]
Amplitude [mm]/[1e-3 rad]
3
1
0
-1
-2
-3
20
21
22
23
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24
4
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-4
-8
25
20
Time [s]
21
22
23
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24
Time [s]
Amplitude [mm]/[1e-3 rad]
15
10
5
0
-5
-10
-15
20
21
22
23
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24
25
Time [s]
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25
36
5. Results
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Amplitude [mm]/[1e-3 rad]
Amplitude [mm]/[1e-3 rad]
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-0.5
-1
20
20.5
21
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0
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22
9
9
6
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3
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-6
-9
20
20.5
21
21.5
r¹¸ÇtkñU„œòoÄxv ³ ÉƺYw&ó ® „C„
20
20.5
21
21.5
22
21.5
22
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Time [s]
Amplitude [mm]/[1e-3 rad]
Amplitude [mm]/[1e-3 rad]
Time [s]
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20
Time [s]
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21
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Time [s]
Amplitude [mm]/[1e-3 rad]
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62
63
64
Time [s]
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65
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5.2 Lateral sinusoidal centerline irregularities
37
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38
5. Results
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5.2 Lateral sinusoidal centerline irregularities
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5. Results
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Wavelength [m]
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5.2 Lateral sinusoidal centerline irregularities
41
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5. Results
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5.2 Lateral sinusoidal centerline irregularities
43
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44
5. Results
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5.2 Lateral sinusoidal centerline irregularities
45
6
Amplitude [mm]/[1e-3 rad]
Amplitude [mm]/[1e-3 rad]
2
1
0
-1
-2
20
20.1
20.2
20.3
20.4
0
-2
-4
20
20.1
20.2
20.3
20.4
20.5
r‚~et!%ó ¬ ˆ ­ Q
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Time [s]
Time [s]
6
10
4
Amplitude [mm]/[1e-3 rad]
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46
5. Results
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47
8e-07
67600
6e-07
67400
4e-07
67200
Vertical force [N]
Add. penetration [m]
5.2 Lateral sinusoidal centerline irregularities
2e-07
0
-2e-07
-4e-07
66800
66600
66400
66200
-6e-07
-8e-07
67000
66000
60
60.5
61
61.5
62
62.5
65800
63
60
Time [s]
60.5
61
61.5
62
62.5
Time [s]
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Lateral displacement [m]
0.008
0.006
0.004
0.002
0
-0.002
-0.004
-0.006
-0.008
60
60.5
61
61.5
62
62.5
63
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Time [s]
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63
48
5. Results
0.005
0.004
Distance [m]/[1e-4 m]
0.003
0.002
0.001
0
-0.001
-0.002
-0.003
-0.004
-0.005
60
60.2
60.4
60.6
60.8
61
Time [s]
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Àe-º†»¼·‚¶[}•KÂ8•:½‹œWŸŒ ¡œ\ž‹•P”Ƕe\·…—&µžª•«À[¶eºŽž‹•}À ¶5½¼À&À[Ÿ5œƒœz•}iÀ ȎÀd¶Yº‰žª•}ÀH·ì\½¼•KºÑ¶e”Ç•PœÅžª•«¶dÀ[Àe\œ†£Ÿe½¶e·
»ª•:½¼•:œ†”‰¶eœ†£Ÿe½ÏÀ[•z»¼œÅž*º:}¶e·…•}À,¢:€
ü ¼Æ¾.- KŸe”«œÅžª•M·…•ƒ }œ¶e½À ”€’‘¤ž%œ?”‰¶5\·xº:—*µžª•«œ†ÓŸ_žªŸ5”€¹ ¿¤Ÿe½‹œz¶e·
À[Ÿ5œƒœz•}À ·ì\½¼•Kº8¶5/œ N¼01ÄÂÑ ºŽž‹ŸeÓº«œ\ž‹•_À[+• B¤£¶eœ†£Ÿe½Á¢}•:œƒÓ•}•:½+œ\ž‹•«ÓUžª•}•:·xº:•Kœ ¶e½À œ\ž‹•«”‰¶e\·
ÓUžª•:½ÄœÅžª•¡º†»¼…›d•M}Ÿ5«•KºÒ\½ÄœÅžª•C»ª•:½¼•:œƒ”Ƕeœ†£Ÿe½¸Àd•Ã»œ\ž‹—
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5.2 Lateral sinusoidal centerline irregularities
49
10
Semi axis b [mm]
9
8
7
6
5
4
0.001
0.002
0.003
0.004
0.005
Lateral displacement [m]
32 54
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0
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76 82
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0.002
0.001
0
-0.001
-0.002
-0.003
-0.004
-0.005
60
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60.4
60.6
60.8
61
Time [s]
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50
5. Results
Lateral velocity [m/s]
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0.3
0
-0.3
-0.6
-0.015
-0.01
ê
:ë
0
0.005
0.01
0.015
Lateral deviation [m]
D2 5402 JI
âLãåä7ædç¯è
-0.005
¿í5ôiöNó4ô7ñú¯è
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5.3 Lateral sinusoidal gauge irregularities
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51
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Amplitude [mm]
10
8
6
4
2
10
8
6
4
2
10
8
6
4
2
10
8
6
4
2
10
30
50
10
30
50
10
30
Wavelength [m]
50
10
30
50
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52
5. Results
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Amplitude [mm]
10
8
6
4
2
10
8
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10
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10
8
6
4
2
10
30
50
10
30
50
10
30
Wavelength [m]
50
10
30
50
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5.3 Lateral sinusoidal gauge irregularities
53
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10
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Wavelength [m]
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54
5. Results
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5.3 Lateral sinusoidal gauge irregularities
55
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9
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56
5. Results
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Amplitude [mm]/[1e-3 rad]
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-10
20
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Time [s]
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21
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8
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5.3 Lateral sinusoidal gauge irregularities
57
6
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21
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22.5
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23.5
24
Time [s]
6
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6
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20
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21
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Time [s]
24
24.5
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-6
20 20.5 21 21.5 22 22.5 23 23.5 24 24.5
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Time [s]
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58
5. Results
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5.4 Effect of the velocity
59
Amplitude [mm]
10
8
6
4
2
10
8
6
4
2
10
8
6
4
2
10
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4
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10
30
50
10
30
50
10
30
Wavelength [m]
50
10
30
50
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60
5. Results
Amplitude [mm]
10
8
6
4
2
10
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10
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10
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50
10
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Wavelength [m]
50
10
30
50
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5.4 Effect of the velocity
61
Amplitude [mm]/[1e-3 rad]
4
2
0
-2
-4
100
100.5
101
101.5
102
102.5
101.5
102
102.5
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Amplitude [mm]/[1e-3 rad]
6
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-4
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100.5
101
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Time [s]
Amplitude [mm]/[1e-3 rad]
12
8
4
0
-4
-8
-12
100
100.5
101
101.5
102
102.5
103
103.5
104
104.5
105
r ¸‰t<PÑsŽKwuÄxwŒ‡Y ³a´ ó Ž¦ ¬ ˆ ­ „Ás}‡Æº s}„œòoÄxv ³ ÉoºYw&ó ­ „C„ ˆ
105.5
106
106.5
Time [s]
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K½&•}¶dÇž }¶Yº:•Ò¶Ñœƒ”Ƕe½ªº€£•:½‹œEŸŒ ˜™ÍˆÍѺ?-ºW\½‹œz•Ã‘5”‰¶5œÃ•}Àd—Mµžª•·’\½¼•ÒÀ[•E½\œƒ£Ÿ5½ªº¶5”‰•œÅžª•º:¶eÂ8•
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62
5. Results
Amplitude [mm]
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Wavelength [m]
50
10
30
50
’‘5“%”‰•ì[—‚–ì[™«µžª•Wº€œÃ¶5½¼À[¶5”‰ÀMÀ[•+B±£¶5œƒ£Ÿ5½,ŸŽ LE—%²?¶5“[‘d•\”€”‰•Ã‘[“%·…¶e”€\œ†£•€º¶5”‰•W«Ÿ¤À[•:·\·…•}À«¶e½¼À
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‚=~ˆŒGŠ€W¢’,~ˆ««Ž~ÀŠ}‚=|ƒdŠƒY',‚'G„g«±„$Š”*­=‡‰«Ž~Š}‚
Œw„£3„k˜$ƒk–ƒkŠ$‚=|"Œ$‹æg¶‰ …#~ŠG€
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ŒE‚=|ƒ«AƒW…?~ˆŒ” µ¼Xçæm„$–€
ŒEŒ$Ž€=ƒW…=˜$ƒk”©~Š§‚=|ƒ[æg¶Ÿ‰¸)€“W„$€
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5.4 Effect of the velocity
63
6
Amplitude [mm]/[1e-3 rad]
Amplitude [mm]/[1e-3 rad]
8
4
0
-4
-8
20
20.1
20.2
20.3
20.4
20.5
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20.6
4
2
0
-2
-4
-6
20.7
20
20.2 20.4 20.6 20.8
Displacement [mm]/[1e-3 rad]
Displacement [mm]/[1e-3 rad]
6
4
2
0
-2
-4
20
20.5
21
21.5
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22
4
2
0
-2
-4
-6
22.5
20
20.5
21.5
22
22.5
23
Time [s]
6
0.1
0.075
4
Lateral velocity [m/s]
Displacement [mm]/[1e-3 rad]
21
r¹º5t<PMsŒKwuÄxwŽ‡¤ a³ ´ ó ®€¬ ˆ ­ „ ˆ
Time [s]
2
0
-2
-4
-6
21.2 21.4 21.6 21.8
Time [s]
6
-6
21
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Time [s]
0.05
0.025
0
-0.025
-0.05
-0.075
20
20.5
21
21.5
22
r…w‰t"PÑsŽKwuÄxwŒ‡Y ³·´ ó ®€­ „ ˆ
Time [s]
22.5
23
-0.1
-0.003 -0.002 -0.001
0
0.001 0.002 0.003
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Lateral displacement [m]
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64
5. Results
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Amplitude [mm]
10
8
6
4
2
10
8
6
4
2
10
8
6
4
2
10
8
6
4
2
10
30
50
10
30
50
10
30
Wavelength [m]
50
10
30
50
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5.5 Effect of phase
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ƒk”"‹a…=ŒG‰þ~Š€=«ƒk“@‚=~ÀŠ
Ì~ˆ¢5ÌM¢ç² ¦€¦ £}|ƒW…=ƒ[‚=|ƒ¤°kµ,¢ç²‘‰ “W„$€
ƒU€=|ŒÁ£d€w„g««…?Œ5'~‰"„g‚
ƒk–ˆ™§ËWƒW…=Œ‘“@Œ$…?…=ƒk–„g‚=~ˆŒGŠ
~ÀŠE“@ŒGŠK‚
…?„$€=‚}‚
Œ"‚=|ƒ“@Œ$…?…=ƒk–„g‚=~ˆŒGŠEŒ$‹ I °€=ƒWƒkŠŸ‹aŒ$…}€=|Œ$…=‚
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Âs|ƒkŠU–ˆŒ,Œ$,~Šw„g‚M‚=|ƒ*“@ƒkŠ%‚
ƒW…?–~Šƒ}~ˆ…=…=ƒWG‡Ž–„g…?~ˆ‚=~ˆƒk€„g‚
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ƒWƒ›Ì~ˆ¢A²,¢çæG¡dÌf~¢²,¢çµ$ï
65
5. Results
3
3
2
2
Amplitude [mm]/[1e-3 rad]
Amplitude [mm]/[1e-3 rad]
66
1
0
-1
-2
-3
25
25.2
25.4
25.6
25.8
26
26.2
0
-1
-2
-3
26.4
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4
6
Amplitude [m]/[1e-3 rad]
9
0
-2
-4
-6
25
25.2 25.4 25.6 25.8
26
26.2 26.4 26.6 26.8
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„ s}‡oºs}„œòoÄxv ³ ÉƺYw&ó ® C„ „ ˆ
Time [s]
25.2
25.4
25.6
25.8
26
26.2
26.4
Time [s]
6
2
25
r…~5t"ó 9 ˆ ­ Á
„ s}‡oº s}„œòoÄxv ³ ÉƺYw&ó ® „ ˆ
Time [s]
Amplitude [mm]/[1e-3 rad]
1
3
0
-3
-6
-9
25
25.5
26
26.5
27
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Time [s]
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· >C¶[}ž U‘[“%”‰•Pº‰žªŸ5Óº«Ÿe½•8Çž‹Ÿe£}•
ŸŒ Ói¶ Be•:·…•K½¾‘5œÅž Ë% Ы¶5½¼ÀC KŸ5”‰K\½¾‘¶5Â?»·ì\œƒ“‹Àd•±—Œµž‹•P·’\½¼•PÀd—• ½‹\œ†£Ÿe½‹ºÒ¶5”‰• œÅžª• º:¶5«•Ñ¶Yº\½
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67
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6
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4
Amplitude [m]/[1e-3 rad]
Amplitude [m]/[1e-3 rad]
5.5 Effect of phase
1
0
-1
-2
-3
2
0
-2
-4
-6
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Time [s]
16
16
12
12
8
8
Amplitude [mm]
Amplitude [m]/[1e-3 rad]
Time [s]
4
0
-4
-8
-12
-16
4
0
-4
-8
-12
25 25.5 26 26.5 27 27.5 28 28.5 29 29.5 30
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Time [s]
-16
25
26
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27
28
29
30
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Time [s]
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68
5. Results
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ph$p>s
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—Xw^uvq ~ p>w^f˜!œ‹w}hjx>w ~ {"qQk.shji w}h ~ koz–q^mkŠ^qXr‹uow^f ~ xpf |Oˆ3p5hji”Š^qXr"m‰koŠ^k.s.…†žlCw}mjh
q^zhji"k‡k.p5^k.fVn}w^xr"k.s$w}mjk‡l!w^p5msq^zUuvqX€Jl!x5k ' uvqXf}Ÿtr"Xw}htk.{•n w^xr k.sw^f!{¡hji k.stkJw}mjk
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f"ko}„
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v
5.6 Eigenfrequency of the bogie
69
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z‚qXr"mŽk.p5^k.f"z‚mjk.ƒVr k.f uop5k.s
hji w}h‡€Ow0Š ~ k›q^z‰pfhtkomk.stho é é ¦Ž¬ … Œ i k›f"kv·<hŽsthtkol
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70
5. Results
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Imaginary part of eigenvector
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0
0.5
1
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−1
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Real part of eigenvector
0
0.5
1
1
p11
p
12
0.5
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0
0
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0
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1
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wy{"k.sjuvmpl hjp5qXf¡q^zhji"kJz‚qXr"m
€Jk.fVhjp5qXf"k.{N€Jq<{"k.s
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i"q0ˆžhji"k€Jq<{"kuow^f‹xqVq^|[ ps'w^xstq7sji"q0ˆDf˜…
Œ i"k”¸ msth8€Jq<{"k^mjk.xw}htk.{)htq p>sŽˆUk.xx|Qf q0ˆ3fw^f {‘ˆkyi w0n^kystkok.f¼p5hˆDi"k.f
€Jq<{"k.xxpf šuvk.fhtkom§xpf"kp5mjmjkoXr!xw}mp5hjp5k.s›k.stl’k.uopw^xx5Šˆ3phjiÁsi"q^mjhtkomˆUw0n^k.x5k.f"^hji s.…
Œ i"kOf"kv·<hh¶ˆq™€Jq<{"k.sw}mjk7mw}hji"komuvqX€JlCx5kv·•w^f {•w^sŽmjqXxxpsf kok.{"k.{špfN€›w^fŠ
a <
5.6 Eigenfrequency of the bogie
a &
71
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† ŠXw0ˆ)€Jq^hjpqXf
q^z"hji"k,ˆ3i qXx5k ~ q}„
)
Xpk^"hji"k ~ q^Xpkz‚mw^€Jkp>sŠXw0ˆ3pf"
w^x>€JqXsthpfŽl!i w^stkˆ3p5hjiŽhji"k'sjw^€Jk
ŠXw0ˆÉ€Jq^hjp5qXfq^zDhji"kˆ3i"kok.xstkohjs.
w^f!{‹hji"kŽˆ3i"kok.xsjkohjsDi w0n^kJw7uvq^mt„
mk.stl’qXf { pf"Êxw}htkomw^xË{ pstlCxw^uvkv„
€Ok.fho…
T͢Π†ÏmjqXxx’€Jq^hjp5qXf{"qX€Op>f w}htk.{ ~ Š›w
x>w}htkomw^xX€Jq^hjp5qXfq^zVhji"kˆ3i"kok.xstkohjs
w^f!{hji"k ~ q^Xpk8z‚mw^€Jk^¹w^f {z–qXx5„
xq0ˆUk.{ ~ Š‹wsj€›w^xx5kom
w^€Jl!xphjr {"k
mqXxx•€JqKn^k.€Jk.fhÐq^z¼hji kËsjw^€Jk
~ q<{ p5k.so… Œ i"k‡l!i w^sjk8q^zUhji"kJmjqXx>x
€Oq^hjp5qXfJpsw}l l mjq0·<p>€Ow}htk TÑ £$w}z>„
htkom3hji"kxw}htkomw^xT€Jq^hjp5qXf˜…
TÍtÍ †f"q^hji"komžmjqXxxN€Jq^hjp5qXfLšˆ3i"komk
hji kÒmjqXx>xq^z•hji"k ~ q^Xp5k¾z–mw^€Ok
w^f!{hji"k
ˆ3i"kok.xsjkohjs‰pshji"k{"qX€J„
p>f w}hjpf"Žl!w}mjho"ˆ3p5hji”w‡l!i w^sjk${ kv„
x>w.Š‡q^zLw}l l mjq0·<p>€Ow}htk.x5ŠO£ TÑ}² hji"k
ˆDi"kok.xstkohjs,w^f!{Ohji"k ~ q^Xp5k3z–mw^€Ok
€›w}|^kÓwÁx>w}htkomw^xJ€Jq0n^k.€Ok.fhšp>f
hji k
q^l l’qXsjp5htk{ p5mk.uvhjp5qXf˜…
TÍ¢Ô † n^komhjpuow^x €Jq^hjp5qXf˜ hji"k
ˆDi"kok.xstkohjs,w^f!{Ohji"k ~ q^Xp5k3z–mw^€Ok
€Oq0n^kr"l¡w^f {{"qKˆ3fypfyl!i!w^stk^…
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72
5. Results
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0.24
0.2
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Height [mm]
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25
6
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qXsuopxxw}hjp5qXf!so…Tebf‡hji"k'l!w}mjhjs,q^z!hji"k‰lCw}mw^€JkohtkomstlCw^uvk'ˆ3i"komjk'hji"k‰sjqXxr"hjp5qXf‡psf"q^h
spfVr!stqXp{ w^xChji"ksthjw}hjpsjhjpuow^xL€Jk.w^sjr mjk.s'pf { p>uow}htk$sjqX€Jkf"qXfysj€OqVq^hjiyhtm§w^f sjp5hjp5qXf!s
w^f!{‘i"k.f!uvkphl mjqKnQp>{"k.sŽp>f"z–q^m§€Ow}hjp5qXf)w ~ qXr hŽˆ3i komjk›htqNsthjw}mjhJx5qQq^|<pf"¡w}h‡hji"k
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x>w}hjp5qXf ~ koh¶ˆkok.f•hji"kJxw}htkomw^x€Jq^hjp5qXfq^zUhji"k‡ˆ3i"kok.x>stkoh
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74
6. Discussion
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egf‡stqX€Okuow^sjk.shji"k'€Jq^hjp5qXf8q^z!hji"k ~ q^Xp5k{ p{ %f $WhTmjk.w^u§iJwsjhjw ~ x5kstqXxr"hjp5qXfL qXsuopx¯„
xw}hjpf"7q^mf"q^ho… &LqXf"^kom$htmw^f!sjp5k.fVhjsi!w.n^k ~ kok.f¡p>fhtko^mw}htk.{ˆDp5hji"qXr"hui w^f"Xp>f"
hji"kstqXx>r"hjp5qXf˜… Œ i ps‰xk.w^{ s'htq7w›l mjq ~ xk.€ ˆ3i"k.fhtmŠQpf Jhtq7€Jk.w^sjr mjkp5mjmkoXr xw}mt„
p5hjp5k.s8r sjpf ‹w^uouvk.x5komjqX€Jkohtkom§sJx5qQuow}htk.{)qXf‘hji"k ~ q^Xpk7w^s‡p5h ~ mpf"XsŽr sŽp>fhtq¡hji"k
sjr ~ Ÿtk.uvh'q^z{ psthjp>f"Xr psji!pf" ~ koh¢ˆUkok.f¡sjhtqQu§i w^sthjpuw^f!{yui w}q^hjpuŽ€Jq^hjp5qXf˜…
egfhji!psˆq^m|»hji"k•uvqXfVhjw^uvh™l!w}hjui"k.s¡i w.n^k ~ kok.f w^ssjr €Jk.{ htq ~ kNk.xx>p5l hjpuow^x 
hji ps'ps‰l mjq ~ w ~ xŠOhji"kq^mpXpfq^zhji"kstl!p5|^k.s‰q ~ stkomjn^k.{‹ˆ3i"k.fhji"kxk.f"^hjiq^zhji"k
xw}htkomw^xstk.€Op,w ·"ps€›w}|^k.sŽw ~ m§r"l hui!w^f"^k.sz‚q^mŽp>f"¸!f p5htk.sp€Ow^xui w^f ^k.sŽpf•hji"k
xw}htkomw^x{ p>stl!xw^uvk.€Jk.fVhq^zhji"kJˆ3i kok.xstkoho… Œ i w}h$hji"k‡k.xxp5l hjp>uw^sjsjr!€Jl hjp5qXf{"qQk.s
f"q^hi"qXx{‡ps/k.w^sjpxŠstkok.f‡z‚mjqX€ hji"k'uvqXfhjw^uvhl!w}hjui"k.suow^xuor xw}htk.{Jr spf"( '*),+(-"8
hji psps${ r"k8htqhji"k‡^koqX€Jkohtmpuow^x,si w}l’kq^zhji k8h¶ˆqyl!mjq^¸!x5k.so… &TqVq^|<pf"w}h$hji"k
l’k.f"kohtmw}hjp5qXf™{"kol hji™pf { p>uow}htk.{‹pf¡hji"k‡sjw^€Jk8¸ Xr"mjk‡p5hDp>s3k.w^sjp>x5Šstkok.f™hji w}hhji"k
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l mjq ~ w ~ x5ŠŽhji k3qXf"khtq8uvqQq^l’komw}htkˆ3p5hjiOpf›q^m{"komUhtqŽ€Ow}|^k$w ~ kohthtkomuow^xuor x>w}hjp5qXf
q^zhji"kuvmjkokol‹z‚q^muvk.so…
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k.xxpf yXw^r"^k”pmjmjkoXr xw}m§p5hjp5k.spshtq™w^{!{šw^f‘kv·Qhtmw™{ p€Ok.f sjp5qXfNhtq™hji"k '*),+(-"
{ w}hjw<Lstq”hji w}h$hji"kJuvqV!k 7uop5k.fhjs
w}mk8{"kol’k.f { k.fh ~ q^hji‹qXf™hji"kJxw}htkomw^x{ p>stl!xw^u@„
€Jk.fVh/q^zChji"kˆ3i"kok.xsjkohw^f!{Žhji ku§i w^f"^k‰pf8Xw^r"^k^… Œ i"kU€Oq^hjp5n w}hjpqXfJps/hji w}hhji"k
mjqXxx,w^f Xx5kOz‚q^mwXp5n^k.f‘xw}htkomw^x{ pstl!x>w^uvk.€Jk.fh
q^zhji"k›ˆ3i"kok.xstkohŽps{"kol’k.f {"k.fVh
qXfyhji"kXw^r ^k^…
½pf w^xx5Š^stqX€Ok”p{ k.w^sz‚q^m‡z‚r"mhji"komŽˆUq^mj|•ˆDp5hjišhji k”€Jq<{"k.x …†f‘pfVn^k.sthjp5Xw}hjpqXf
q^zn^komhjpuow^x,p5mjmkoXr xw}mp5hjpk.s3q^zUhji"kJmw^px>sDˆDpxx ~ k‡q^zpfVhtkomjk.sthw^s
mjk.w^x,mw^pxs$i w0n^k
p5mjmjkoXr!xw}mp5hjp5k.s ~ q^hjiyi"q^mp ® qXfVhjw^xx5Š›w^f!{n^komjhjpuow^xx5Š^…,†f"q^hji"kom‰p>{"k.w‡ps€JqQ{ k.xxpf"
r sjpf Umk.w^xXhtmw^u|€Jk.w^sjr"mjk.€Ok.fhjs¹w^sThji"kp5mjmjkoXr x>w}mp5hjp5k.so…˜†sTw3l!w}mjhLq^z<hji w}hLˆUq^mj|
wOhji"q^mqXr"Xihjp€OkŽstkompk.s3w^f w^x5Š<sjps3ps3f"kok.{ k.{˜!pf‹q^m{"kom3htq7^kohp>f"z–q^m§€Ow}hjp5qXfyq^z
hji"kp5mmjkoXr xw}mphjp5k.sr!sjpf"‡hji"kw^uouvk.xkomw}hjp5qXf s3q^z¹hji"k ~ q^Xpk^…
7
3
45
ebf¡hji psˆq^m|‹xw}htkomw^xsjpfQr stqXp>{ w^xTp5mmjkoXr xw}mphjp5k.s'q^zhji k8m§w^pxs3i!w.n^k ~ kok.f€JqQ{"„
k.x>x5k.{˜…/e¶hi w^s ~ kok.f7sji"qKˆ3f›hji!w}hUpf›hji"k$uow^stkDq^zLuvk.fVhtkomxp>f"kDp5mmjkoXr xw}mphjp5k.shji"komjk
p>sw‡i p5Xiuvq^mjmk.xw}hjp5qXf ~ koh¢ˆUkok.fhji"k
xw}htkomw^x˜€Jq^hjp5qXf”q^z¹hji"k$ˆ3i"kok.xstkohjsw^f {”hji"k
uvk.fVhtkomxp>f"kp5mmjkoXr xw}mph¢Š^…Teghi w^sw^xstq ~ kok.f‡sji"qKˆ3fŽhji w}h¹ˆDi"k.fXw^r ^kpmjmjkoXr xw}m§p¯„
hjpk.sLw}mjkl!mjk.stk.fVh˜qXf x5Š$uvkomjhjw^pfu§i"qXpstk.sTq^z<z–q^muop>f"'ˆUw0n^k.x5k.f"^hji s/w^f {w^€Ol!xp5hjr { k.s
Xpn^k.smp>stkOhtqw^fšqXsjuop>xxw}htq^mjŠN€Jq^hjp5qXf‘q^z'hji"k ~ q^Xpk^p>f•hji"k7mjk.€Ow^pf p>f"uow^stk.s
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z–qXxxq0ˆ3s'hji kuvk.fhtkomx>pf"k^…
Œ i"k™p>f uoxr sjpqXfÓq^zn^komhjpuow^x
{"ko^mjkok.syq^zŽz–mkok.{"qX€ÊpfÁhji"kN€JqQ{ k.xi!w.n^k•€Ow^{"k
phOl’qXsjsjp ~ xk”htq)€Ow}|^kwš{"Š<f w^€Opuyuow^x>uor xw}hjp5qXf q^z
hji"k¡f"q^m§€Ow^x'z‚q^muvk.so… Œ i p>s
i!w^s8si"q0ˆ3f)hji w}hJw}l l!mjq.·"p€Ow}hjpf ¡hji"kuvqXfVhjw^uvhOl!w}hjui k.sJˆ3p5hji‘k.xxp5lCstk.sps‡f"q^h
sw}hjpstz¥w^uvhtq^mjŠˆ3i"k.fystqX€Jk^koqX€Jkohtmpuow^xTl mjq^l’komjhjp5k.s'w}mjkl mjk.stk.fVho…
Œ i"k›qXsjuop>xxw}hjp5qXf sq^z‰hji"k ~ q^Xpk7w}mjkpf)€JqXsth‡uow^stk.s‡stŠQ€›€Jkohtmpuow^x  ~ r hŽ€Ow^fVŠ
w^sjŠQ€O€Okohtmpu$stqXxr"hjpqXf sw}mjkw^xstq‡z‚qXr f {˜"pf!uoxr { pf l!i w^sjk$xqQu|^k.{stŠ<f uvmjqXf p ® k.{
qXsuopxxw}hjp5qXf!s,ˆ3p5hji7wl’kompqQ{Jq^z¹stkon^komw^xCl[kom§p5qQ{!s,q^z˜hji"kz–q^m§uopf""…egf”wŽz–koˆuow^stk.s
w7€Jq^hjp5qXf‹hji w}hDstkok.€›s‰htq ~ ku§i w}q^hjpu8ps'z‚qXr f {˜… Œ i"kk.p5^k.f"z‚mjk.ƒVr k.f uop5k.s'q^zhji"k
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{ k.sjuvmp ~ k.{˜… Œ i k.stk‹z‚mjk.ƒQr"k.f uop5k.s7w}mjk™sjkok.f»htq ~ k¡p€Ol[q^mhjw^fh”pfÓhji"k™uow^stkq^z
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©}ª
76
7. Conclusion
Appendix
6
7854
9
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78
A. Rail profile
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Vertical [mm]
−10
−20
−30
−40
−50
−40
−30
−20
−10
0
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Lateral [mm]
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30
40
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Appendix
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Profile height [mm]
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-40
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40
60
80
Lateral distance [mm]
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80
B. Wheel profile
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J!uENGJMB \ Op!÷E`EtIwcbzSCY
H!F!`IX@bX!dIy!dGXEaES!dIyIJ!`Et!hmp³f†Q[bdIw!dIwEyCQTw!tG|!JE`IXMhmp2sTt³`øt{byUQTSI|!tIaExI|E|EJ!`Ed!hmpUsTXEf¤bEbEb
d@bzyI|E|MtG|ESEyEwI|!JE`IyMhmp2s€|­`]QWbkdIw!tIXIaExES!tIXIJ!`IyMhmpUsed]fød@bXESExEtCQTaEXI|ExEJ!`CQedEhmp2sTw³`ùbEbEb
d@bzx!dIaEyEXIxEyI|!XEJE`CQet!hmpUsTa†ft@bwI|!wIw!dIw!dIaIXEJ!`CQTX!hmp2sTy@Z
J!uENGJMB \ Op!÷E`IX!d@bzSCY
H!F!`G|cbX!tIS!tItCQTSEwEXIJEX†`óQ[bSEXIyEXEyI|!SEtIwEJEXMhep´`óQ[bSEw!dIdISUQTyEaIXEJ!t!hmpUset³`úbEbEb
wcbzS!dCQTXEwIaEyEa!d!hep2sTX³`t@bSEdG|!XEX!tm|E|!wEJ!`oQmhmp2s|´`é|,bŒQTwExEaEXIxEXEyExEJE`IXMhmp2sTd†`úbIbEb
|,bzwEyEaUQTxEdIy!tIxEJE`Ed!hmp2sw´`t{bktEdEtIaEdEdEdG|!SIJ!`IaMhmpUsTa@Z
J!uENGJMB \ Op!÷E`IXEycb±|MtIwEwEwIxESEaUQIY
H!FUQTw@bz|E|!wó`NmqEKErcORQTXMhoQTXE`{Op!f!tGwcbktCQTSIwEw!doY!sTtoY}Z
J!uENGJMB \ Op!÷E`IXExcbzXEaEwI|E|EaEXExExEXoY
H!F!`IxIXcbkdIaEwIwEwEaI|2Qx†`t@baI|!aG|!aEaI|2QxMhmpcZ
J!uENGJMB \ Op!÷E`G|!xcbzwEw!tEdCQSEXEyUQIY
H!FEycbzyEXI|!x!tm|2QTXESófóNmqIKErcO|!SIScb`{Op!fEdIycbkdEdGyEX!tIwI|UQTXCY!setMY[Z
J!uENGJMB \ Op!÷E`Iw!t@bzaEwI|!aESEdIyEy!toY
H!FUQTwfNmqEKIrcO€Q|E|!`{Op!f!dIdoY!setoYWZ
J!uENGJMB \ Op!÷IF!`IaESoY
H!FExcbdCQTx!tEdGxEXES!tfóNmqIKErcOvtIS@bkdCsetE`POp!fI|!x@bkdoY!setMY[Z
J!uENGJ
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Lateral distance [mm]
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30
Profile height [mm]
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82
B. Wheel profile
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C. Calculating the creepage
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86
C. Calculating the creepage
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