Friction phenomena in rolling contacts caused by suspensions
Project goals
The project is motivated by the issue of low adhesion in wheel-rail contacts, which can cause serious problems with traction and braking in railways. This issue is frequently connected to the ‘wet-rail’ phenomenon where the contact is naturally contaminated with a mixture of water and solid particles. At a critical particle concentration, a significant drop in the friction coefficient can be observed. Although the phenomenon is well known from railway operations, the physical relationships are not yet fully understood. The aim is to provide experimental evidence of the transient nature of the phenomenon in rolling contacts contaminated with a water-particle suspension based on optical observation of the contact and to provide a physics-based model describing this phenomenon in its full complexity. Ball-on-disc optical tribometer combined with thin-film colorimetric interferometry and fluorescence imaging will be used for fluid film thickness and flow measurement. Particle-based simulations (DEM) will be coupled with flow simulations between rough wheel-rail surfaces.
Keywords
rolling contactfrictionwheel/rail interfacesolid particlessuspension
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
—
Call for proposals
—
Main participants
Vysoké učení technické v Brně / Fakulta strojního inženýrství
Contest type
M2 - International cooperation
Contract ID
24-14624L
Alternative language
Project name in Czech
Tření ve valivých kontaktech za přítomnosti suspenzí
Annotation in Czech
Projekt je motivován problematikou nízké adheze v kontaktu kola a kolejnice, která je častou příčinou problémů s přenosem trakčních a brzdných sil na železnici. Tento problém je často spojen s jevem „vlhké kolejnice“, kdy je kontakt přirozeně kontaminován směsí vody a pevných částic. Při kritické koncentraci částic dochází k výraznému propadu součinitele tření. Ačkoliv je tento jev znám z železničního provozu, fyzikální podstata tohoto jevu není dosud uspokojivě vysvětlena. Cílem projektu je poskytnout experimentální důkaz o přechodovém chování valivého kontaktu v okamžiku propadu tření při kontaminaci suspenzí pevných částic a vody prostřednictvím optického pozorování kontaktu a poskytnout vhodný fyzikální model komplexně popisující tento jev. Optický tribometr kombinovaný s kolorimetrickou interferometrií a fluorescenční mikroskopií bude použit pro měření tloušťky a toku kapalinového filmu. Simulace založená na částicích (DEM) bude kombinována se simulacemi toku mezi drsnými povrchy kola a kolejnice.
Scientific branches
Solution timeline
Realization period - beginning
Oct 1, 2024
Realization period - end
Dec 31, 2027
Project status
B - Running multi-year project
Latest support payment
Nov 1, 2024
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP25-GA0-GF-R
Data delivery date
Mar 14, 2025
Finance
Total approved costs
6,891 thou. CZK
Public financial support
6,891 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
6 891 CZK thou.
Public support
6 891 CZK thou.
100%
Provider
Czech Science Foundation
OECD FORD
Applied mechanics
Solution period
01. 10. 2024 - 31. 12. 2027