Die Modelle für den Rad-Schiene-Kontakt bewegen sich zwischen zwei Polen, der Genauigkeit einerseits und der Recheneffizienz andererseits. Einfache, aber dafür sehr rechenzeiteffiziente Modelle werden insbesondere bei der Dynamiksimulation eingesetzt. Zum einen wird hierbei die Berechnungsprozedur sehr häufig ausgeführt, zum anderen ist nur die resultierende Kraft im Kontakt notwendig, also die Summe der Spannungen, so dass die Genauigkeitsanforderungen an die Verteilung der Spannungen geringer sind. Hierzu zählen insbesondere die Beschreibung des Kontakts mittels der Hertz'schen Theorie, wobei die Kontaktfläche als Ellipse aufgefasst wird und die Bestimmung der Tangentialkräfte mittels der vereinfachten Theorie von Kalker. Für eine brauchbare Modellierung des Verschleißes ist eine Kontaktmodellierung, die zumindest nichtelliptische Kontaktflächen beschreiben kann, notwendig. Eine Verfeinerung der Kontaktmodellierung ist jedoch ohne entsprechende Verfeinerungen der Modelle für Fahrzeug und Fahrweg wenig sinnvoll. Bereits in dem vergleichsweise 'unspektakulären' Fall des zentrischen Laufs zeigt sich, dass die Verformungen von Radsatz und Schiene infolge ihrer Strukturelastizität einen deutlichen Einfluss auf die Verteilungen der Spannungen und der Reibleistungsdichte haben. Weitere Berechnungen zeigen auch für Querbewegungen des Radsatzes im Spurkanal deutliche Einflüsse der Deformationen von Radsätzen und Schienen. Aus diesem Grund sollte ein Modell, das den Verschleiß zuverlässig bestimmen soll, neben einer detaillierten Kontaktmodellierung auch die Strukturdynamik von Radsätzen und Schienen berücksichtigen. Es werden Methoden und Modelle vorgestellt, die im Rahmen des DLR-internen Projekts 'Next Generation Train' entwickelt wurden und zur Simulation der dort entwickelten Fahrzeugkonzepte eingesetzt werden sollen. Da der Verschleiß einen wesentlichen Einfluss auf die Life Cycle Costs (LCC) des Fahrzeugs hat, lassen sich mit dieser Modellierung Maßnahmen zur Verschleißreduktion und damit zur Optimierung der Wirtschaftlichkeit des Fahrzeugkonzepts nachweisen. Darüber hinaus ermöglicht die vorgestellte Modellierung von Radsätzen und Schienen als flexible Körper auch die Untersuchung höherfrequenter Phänomene bis hin zur Akustik.
Hochdetaillierte Modellierung der Fahrzeug-Fahrweg-Wechselwirkung
2011
3 Seiten, 2 Bilder
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
Wechselwirkung zwischen Fahrzeug und Fahrweg
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