Für die Entwicklung und Optimierung neuer Bahnsysteme ist eine ganzheitliche Betrachtung der Teilsysteme Fahrzeug und Fahrweg über die gesamte Produktlebensdauer von der Entwicklung über die Instandhaltung bis zu Fragen der Fahrsicherheit erforderlich. Ein Schwerpunkt der Forschungen am Virtual-Vehicle-Forschungszentrum in Graz, AT, ist das Zusammenwirken von Rad und Schiene mit den Teilbereichen Berührungsgeometrie, Kraftschluss, Verschleiß und Schädigung. Die wirkenden Kräfte im Kontakt zwischen Rad und Schiene beeinflussen die Fahrdynamik, Regelung von Antrieb und Bremsen sowie Verschleiß (Rollkontaktermüdung) und Schadensverlauf an Rad und Schienen. Daher wurde am Virtual Vehicle ein Kontaktmodell entwickelt, das Reibungsverhältnisse bei unterschiedlichen Umweltbedingungen (trocken, nass), Temperaturen und Rauigkeiten sowie Konditionen des Rad-Schiene-Systems erstmals qualitativ abbildet. Mit Hilfe des Mehrkörper-Simulationsprogramms SIMPACK und eines Finite-Elemente-Modells der elastischen Radsatzstruktur in Verbindung mit einer Frequency-Response-Analyse der Verformungsmodi im Rad-Schiene-Kontakt konnten Einflüsse von Radsatzstruktur und Oberbau auf die Schadensbildung (Radunrundheit, Riffelung der Schienenoberflächen) ermittelt und die messtechnisch meist nicht erfassbaren komplexen Vorgänge im Rad-Schiene-Kontakt sichtbar gemacht werden. Ein weiteres Forschungsprojekt am Virtual Vehicle beschäftigt sich mit der Frage der Bewertung der Gleislagequalität im Zusammenhang mit der anstehenden Normierung der geometrischen Abweichungen der Gleislage (Europäische Normen EN 14363, EN 13848-5), deren Bewertungsansatz nur auf Maximalwerten und Standardabweichungen der Gleislageabweichung beruht und das Verhalten des dynamischen Systems Fahrzeug-Fahrweg unberücksichtigt läßt. Wird dagegen die Strukturdynamik des am Virtual Vehicle entwickelten Kontaktmodells berücksichtigt, zeigen die Bewertungsgrößen eine signifikant hohe und deutlich bessere Korrelation mit den zu erwartenden Fahrzeugreaktionen. Ein weiterer Vorteil des Kontaktmodells besteht in kurzen Rechenzeiten und einfach umsetzbaren, in Standard-Softwareprogramme implementierbaren Algorithmen.
Fahrzeug-Fahrweg-Interaktion. Ihre Bedeutung für das System Eisenbahn
Vehicle and route interaction and its significance for the railway system
Internationales Verkehrswesen ; 62 , 9 ; 17-19
2010
3 Seiten, 5 Bilder
Aufsatz (Zeitschrift)
Deutsch
Eisenbahnrad , Eisenbahnschiene , Eisenbahnfahrzeuglauftechnik , zusammenwirkendes System , Berührungsgeometrie , Rollkontakt , Verschleißfestigkeit , Kraftschluss , Verschleißmechanismus , Fahrdynamik , mathematisches Modell , Schädigungsmechanismus , Reibungsverhalten , Wechselwirkung , dynamisches Verhalten , dynamisches System , Strukturdynamik , Radsatz , Gleisanlage , Euronorm
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