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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„$–„a'~À€
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Ê ÐŒÌ § µ,¢çëg¶gƒÁ²,G‰
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2.2 Coordinate systems
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2. The model
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2. The model
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3. The wheel-rail interaction
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3.1 Penetration depth and normal force calculation
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3. The wheel-rail interaction
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3. The wheel-rail interaction
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3. The wheel-rail interaction
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3.3 Rail irregularities
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3. The wheel-rail interaction
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3. The wheel-rail interaction
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24
4. Numerics
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12
10
8
6
4
-15
-10
-5
0
5
10
15
Lateral displacement [mm]
Semi axis b [mm]
10
8
6
4
2
0
-15
-10
-5
0
5
10
Lateral displacement [mm]
15
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25
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26
4. Numerics
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uy [mm]: 0.00
-2
2
6
10
-10
-2
-6
6
2
uy [mm]: 6.00
uy [mm]: 4.00
-14
-10
-6
-2
-16
-12
-8
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ƒkŠ%‚'~‰«Ž–ƒk‰ƒkŠK‚=„g‚=~ŒGŠwAƒk“W„$‡€
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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28
4. Numerics
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Lateral velocity [m/s]
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4.4 Source code
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29
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5. Results
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5.2 Lateral sinusoidal centerline irregularities
33
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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
0
-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
r¹¸‰tñU„œòoÄxv ³ ÉƺYwó ¦ c C„ „
24
25
Time [s]
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25
36
5. Results
3
Amplitude [mm]/[1e-3 rad]
Amplitude [mm]/[1e-3 rad]
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0
-0.5
-1
20
20.5
21
r‚sKtkñA„œòoÄxv ³ ÉoºYwó ¦ C„ „
21.5
1.5
0
-1.5
-3
22
9
9
6
6
3
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-3
-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]
3
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22
20
Time [s]
20.5
21
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Time [s]
Amplitude [mm]/[1e-3 rad]
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10
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-10
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60
61
62
63
64
Time [s]
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65
66
67
„C„
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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
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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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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
:ê
60.4
60.6
60.8
61
Time [s]
$2 549
âLãåä:ædç¶è
60.2
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ö6í5è
50
5. Results
Lateral velocity [m/s]
0.6
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
ô÷í½ôïiöã—÷„õŸï7ð)ædöã—ïiòxê
5.3 Lateral sinusoidal gauge irregularities
æ87¯
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
6
4
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10
8
6
4
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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]
50
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30
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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
10
Amplitude [mm]/[1e-3 rad]
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-10
20
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Time [s]
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20.8
21
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21.2
8
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Time [s]
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Time [s]
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5.3 Lateral sinusoidal gauge irregularities
57
6
Displacement [mm]/[1e-3 rad]
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4
0
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-8
20
20.5
21
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Time [s]
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23
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20.5
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22.5
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23
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-4
-6
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20
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22.5
23
r¹º5t<PMsŒKwuÄxwŽ‡¤ ³a´ ó €¬ ¬ ˆ ­ „ ˆ
23.5
24
Time [s]
6
Displacement [mm]/[1e-3 rad]
6
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Time [s]
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20.5
20
20.5
21
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22.5
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23.5
r…w‰t"PÑsŽKwuÄxwŒ‡Y ³·´ ó €¬ ­ „ ˆ
Time [s]
24
24.5
4
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0
-2
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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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10
30
50
10
30
50
10
30
Wavelength [m]
50
10
30
50
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60
5. Results
Amplitude [mm]
10
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6
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10
30
50
10
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Wavelength [m]
50
10
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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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Time [s]
Amplitude [mm]/[1e-3 rad]
6
4
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-2
-4
-6
100
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]
’‘[“%”‰•Eìd—‚–7¼™šŸeÂ8•P}¶eºK•Kº ÓI\œ\žÄ¶4BY•:·…Ÿ¤K\œ†üŸŒ 3™Í8ÂS΋º¡¶e½À_}•K½œÃ•:”€·ì\½¼•¡\”€”‰•Ã‘5“%·‚¶e”€\œ†£•€º:—
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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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
r‚~et"PÑsŽKwuÄxwŒ‡Y ³·´ ó ¬ c „ ˆ
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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ŸŽ œ\ž‹• }”ÇŸe½‹œÓUžª•}•:·xº:•Kœz—
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
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ƒk–ˆ™§ËWƒW…=Œ‘“@Œ$…?…=ƒk–„g‚=~ˆŒGŠ
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…?„$€=‚}‚
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Âs|ƒkŠU–ˆŒ,Œ$,~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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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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67
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6
2
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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¶HÀ[Ÿ5œƒœz•}À8·ì\½•±—
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68
5. Results
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v
5.6 Eigenfrequency of the bogie
69
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5. Results
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uvqX€Jl!x5kv·Jl!x>w^f"k^…¾†shji"k‰¸!f w^x!l!w}mjh,q^z˜hji!psu§i w}l htkomx5kohr sx5qQq^|‡w}hhji"k3k.p^k.f<„
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Imaginary part of eigenvector
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−1
−0.5
0
0.5
1
−1
−1
−0.5
Real part of eigenvector
0
0.5
1
1
p11
p
12
0.5
0.5
0
0
−0.5
−0.5
−1
−1
p10
−0.5
0
0.5
1
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d˜d™š·…Ÿ5œHŸŒ *œ\ž‹•+•K·‚•KÂ8•K½œ£ºÆŸŒ *œ\ž‹•« KŸe“%”¸Â«Ÿeº}œ8\½œÃ•:”‰•Kº€œƒ\½¾‘¿•K’‘a•K½MBY•}:œÃŸ5”}º:—
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wy{"k.sjuvmpl hjp5qXf¡q^zhji"kJz‚qXr"m
€Jk.fVhjp5qXf"k.{N€Jq<{"k.s
w^f {Nw^fNp>xxr sthtm§w}hjp5qXf˜’sji"q0ˆDpf"
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
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5.6 Eigenfrequency of the bogie
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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
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5. Results
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25
6
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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$hji"k
l’k.f"kohtmw}hjp5qXf™{"kol hji™pf { p>uow}htk.{‹pf¡hji"k‡sjw^€Jk8¸ Xr"mjk‡p5hDp>s3k.w^sjp>x5Šstkok.f™hji w}hhji"k
uvqXfhjw^uvhyps›f"q^h ­ komjh ® pw^f»w^s7p5h7i w^s ~ kok.f w^ssjr €Jk.{˜… —"… .p5q^htmjqKˆ3st|<0p / ¨ 2£ 1ps
l mjq ~ w ~ x5ŠŽhji k3qXf"khtq8uvqQq^l’komw}htkˆ3p5hjiOpf›q^m{"komUhtqŽ€Ow}|^k$w ~ kohthtkomuow^xuor x>w}hjp5qXf
q^zhji"kuvmjkokol‹z‚q^muvk.so…
†Df q^hji"koml[qXssjp ~ x5k,p>€Jl mjqKn^k.€Jk.fh/ˆ3i p>ui€›w.Šp€Ol mjq0n^kUhji"kUmjk.sjr xhjsLˆ3i"k.f8€Jq<{<„
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$uvkomjhjw^pfu§i"qXpstk.sTq^z<z–q^muop>f"'ˆUw0n^k.x5k.f"^hji s/w^f {w^€Ol!xp5hjr { k.s
Xpn^k.smp>stkOhtqw^fšqXsjuop>xxw}htq^mjŠN€Jq^hjp5qXf‘q^z'hji"k ~ q^Xpk^p>f•hji"k7mjk.€Ow^pf p>f"uow^stk.s
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qXsuopxxw}hjp5qXf!s,ˆ3p5hji7wl’kompqQ{Jq^z¹stkon^komw^xCl[kom§p5qQ{!s,q^z˜hji"kz–q^m§uopf""…egf”wŽz–koˆuow^stk.s
w7€Jq^hjp5qXf‹hji w}hDstkok.€›s‰htq ~ ku§i w}q^hjpu8ps'z‚qXr f {˜… Œ i"kk.p5^k.f"z‚mjk.ƒVr k.f uop5k.s'q^zhji"k
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76
7. Conclusion
Appendix
6
7854
9
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A
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B \ OkjmlCNPO_CYmnIFUQTS@bkdoY
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J!u!NmJMB \ OvjmloNPO_UYmnGF!tIwcbSIS!doY
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J!u!NmJMB \ OvjmloNPO_UYmnGFEXEwCY
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J!u!NmJ
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ACBEDPO!^GVkXCYeFGAoBEDPO!^IVXCYm`IXESIS@Z
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78
A. Rail profile
0
Vertical [mm]
−10
−20
−30
−40
−50
−40
−30
−20
−10
0
10
Lateral [mm]
20
30
40
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Appendix
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9
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B
4>
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30
Profile height [mm]
25
20
15
10
5
0
-5
-10
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
Lateral distance [mm]
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Ö×]ØoR[×PÙTÚmÛ2ÚUÙ6RÙeÜc݃޶ß@à5á[â™^mã€T,ÚRWä—åݶÙeÜcÝ!ÚeÝ0æ±ç²ÛéèéÛ2ÙeÜcÝMè‘Û2ÙeæØ!ÛWåëêcÝ!ä—×,æÙeæR[×dR9[
ÙeÜ,݃ßìã!íWí[î$T,ÚRWä—åÝ9eÆï°çmæ×cðéñ³Û2ÙeåÛ2ò³×BRWÙeÛ2ÙeæFR[×óæÙ¸æçð[æôWÝM׳ÛWç!õ
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80
B. Wheel profile
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B \ OEOpMnIFIwESCYTöcOzpM÷IX!t@bŒQedIaExEwoYEY
HEFUQ[bXEwG|!X!tIXEwG|!S!`@bSIwEwEwEwEwIwEwEaMhmp@Z
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
H!FES@Z
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81
0.1
Difference [mm]
0.05
0
-0.05
-0.1
-0.15
-0.2
-60
-40
-20
0
20
40
60
Lateral distance [mm]
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Ԑ¼WÉkËMÉk¾Ì(ºÈÉÄ}¾¸Ô ËMÉk¾m½RËMÔ2Å[ÇMºÈ}ÉzʲÌo¾zÍ%È}ºÈ2»¶ÉÄ[¾Î¸ÏW¿ÑÐ[ÒmӌÁ5Å{½€ÇiÍ%ÔÕ¾GÀ
30
Profile height [mm]
25
20
15
10
5
0
-5
-10
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
Lateral distance [mm]
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»oºD<E¾mÈùË!ÊË
82
B. Wheel profile
Appendix
3
784
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5
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9
7IH
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ü°–5hji šjkM˜ ž kM«vh7hT™‘hji"k³šm¡W–Ÿv¦L‰i"k³«Ešjkok ž ¡2¯^k­–˜é˜ ž Ÿ–5h‘–fVhT™•hjicškok ž ¡2šjhe˜Ÿ™Xfc¯[– 
he£—¥,–,f ¡WŸvµ§Ÿ¡}htk!šG¡WŸ#¡^f,¥­˜ ž –>f†«Eškok ž ¡2¯^kW¦M‰i"k‘Ÿ™Xfc¯[–5he£,¥,–>f,¡WŸ‰«Ešjkok ž ¡2¯^k¡2šm–˜jkM˜(¬z™Wš
–>,
f ˜teh ¡^,f «vƒk ü3i"k.f¡hji"ƒk üDi"kokMŸ˜tkoh(–˜*¥,–˜ ž Ÿ±¡W«vkM¥ó–f¡hji"k Ÿ±¡}htk!šm¡WŸ ¥—–šjkM«vhe–™Xf³¯[–·@–fc¯¡
¥—–&%[!
k šk.,f «v°k –f7hji"kNk %[Mk «veh –·^k*šm™[ŸŸ–fc¯0šm¡W¥,–£,˜¡^f,¥”i"k.f,«vk(¡ƒ¥,–D%[k!šjk.f—«vk°–f«!–šm«!£,¨ 
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k šjk.fVeh –¡WŸ ·^Mk Ÿ™{«!–Œh û]–f¡hji"Žk «E™Xfeh ¡W«vh ž ™[–fV!h ¦*•¶(h ˜jci ™[£,Ÿ±¥ó¢’kŽcf ™^htMk ¥™hj,i ¡}h$hji"k šm¡W–Ÿ±˜
¡2š¶
k ¡W˜e˜e£,¨JMk ¥Th ™‘¢’k þPOQMk ¥]¡^,f ¥yi"k.,f «vk,f ™^²h «E™XfTh šG–¢—£"eh –,f ¯8Th ™›hji"¶k «Ešjkok ž ¡2¯^Wk ¦
•b,
f ¥"Nk ORQ –,f ¥—–«!¡}htMk ˜˜hj,i ¡}h¹hji"Ñk ·2¡2šm–¡2¢—ŸÑk –˜%¥"Mk ˜m«Ešm–¢’Mk ¥¶–f
hji Ñk ü3i"koMk Ÿ±˜tko‰h «E™{™Wšm¥,–,f ¡}htk
˜eû{˜thtM
k ¨óµ§ü3i"!k šjMk ¡W˜RS¸¡^,f ¥UTƒšj!k ¬‚!k š
Th ™yhji"ªk –f"!k šjeh –¡WŸë«E™{™Wšm¥,–,f ¡}htŽk ˜Tû@˜thtMk ¨ ¡^,f ¥™hji"k
˜eû{˜thtM
k ¨ –fhji"k ž ™[–fVh ™W¬®«E™XfVeh ¡W«v!h µ šjMk ˜ ž Mk «veh –·^Mk ŸûW¦
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k ·^Mk Ÿ™@«!–5Œh û­™W¬¸¡ ž ™[–fVh ™X©
f ¡]¢ì™{¥cû´–˜¯[–·^k.©
f ¡W˜ ¡ó˜e£,¨ ™W¬'hji kOTh šm¡^,f ˜eŸ±¡}Th ™Wšeû
·^M
k Ÿ™{«!–5Rh û ™W¬Dhji"ók «vk.fVht!k š‘™W¬*¨é¡W˜e˜ª¡^,f ¥hji"k še™^eh ¡}eh –™X,f ¡WŸ·^Mk Ÿ™@«!–5Œh ûù¡}hJhji"k ¯[–·^k.f
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84
C. Calculating the creepage
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«E™P™WšG¥,–,
f ¡}ht¶k ˜Tû@˜thtMk ¨ –˜
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