Neben der bereits sehr hohen aktiven Sicherheit durch Zugsicherungssysteme hat im Schienenverkehr auch die strukturelle Kollisionssicherheit der Fahrzeuge an Bedeutung gewonnen, da nicht alle Kollisionsrisiken erfaßbar und Ausfallsituationen präventiver Systeme ausgeschlossen werden können und die Bahnbetreiber reduzierte Schäden und aufwandsminimale Reparaturkonzepte nach typischen Rangieraufstößen erwarten. In dieser Arbeit wird daher das Kollisionsverhalten im Zugverband sowie das Zusammenwirken der Kollisionssicherheit mit den modernen Konstruktionsprinzipien "Leichtbau und Modularisierung" für Lokomotiven mit ihren auch aus den Einsatzbedingungen resultierenden bauarttypischen Konstruktionsmerkmalen umfassend untersucht. Den Ausgangspunkt bilden ergänzende Auswertungen der in ERRI B205.1 durchgeführten Unfallanalysen speziell hinsichtlich des Kollisionsrisikos bei lokomotivbespannten Zügen. Mit Hilfe analytischer Verfahren werden das Bewegungsverhalten zweier Kollisionspartner allgemein untersucht und analytische Reihenansätze zur näherungsweisen Ermittlung der Kollisionsenergieverteilung in heterogenen Zugverbänden abgeleitet. Dabei werden auch Parametervariationen zur Mindest-Deformationslänge für verschiedene Lokomotivmassen und Kraftniveaus der Energieaufnahme durchgeführt. Auf Basis eines in MATLAB / Simulink erstellten und verifizierten Mehrkörpersimulationsmodells werden das Kollisionsverhalten und die -energieverteilung innerhalb heterogener Zugverbände untersucht. Die kollisionsbedingte Dynamik von elastisch oder mit Längsspiel am Fahrzeugkasten befestigten Anbaukomponenten wird analysiert und sekundäre Energieabsorber zur Schadensminimierung vorgeschlagen und konzeptionell ausgelegt. Für direkt am Fahrzeugkasten befestigte Anbaukomponenten werden Strategien der statischen Festigkeitsauslegung diskutiert und konkretisiert. Schließlich wird der Einfluß bauarttypischer Konstruktionsmerkmale auf die Kollisionssicherheit von Lokomotiven diskutiert und Maßnahmen zur Umsetzung der Kollisionssicherheit in modularen Lokomotivplattformen dargestellt. Die anforderungsgerechte Umsetzungsstrategie sowie die ganzheitliche Realisierung werden anhand konkreter Beispiele erläutert und miteinander verglichen.

    In addition to the already very high level of active safety given by automatic train protecttion systems, the structural crashworthiness design has become more important in rail transportation, since not all influences from outside the rail system or failure situations of preventive systems can be avoided and railway operators ask for reduced damages and time efficient repair concepts after typical shunting impacts. Therefore this thesis deals with the collision behavior of train rakes and the interaction of crashworthiness design with the modern lightweight and modular design principles for locomotives, which are affected by typical design characteristics resulting from operational conditions, too. Supplementary investigations of the ERRI B205.1 accident analysis specifically with regard to the collision risk of locomotive hauled trains form the initial point of these investigations. The general movement behaviour of two colliding vehicles is investigated by means of analytical procedures and series algorithms are developed in order to estimate the distribution of collision energy within inhomogeneous train rakes. Parameter variations of the minimum necessary deformation length depending on the locomotive's mass and the mean deformation force level are performed. Based on a verified multi-body system realized in MATLAB / Simulink, the collision behaviour and energy distribution within inhomogeneous train rakes is investigated. The dynamic response of equipment elastically or with a free slack mounted to the carbody is analyzed and secondary energy absorbers are proposed and conceptually designed. Static design strategies for equipment directly mounted to the vehicle carbody are discussed and put into concrete forms. Finally the influence of typical design characteristics on the crashworthiness design of locomotives is discussed and measures for the realization of crashworthiness design in modular locomotive platforms are presented. The design strategy just meeting the normative requirements and a holistic design approach are presented using specific examples and they are compared with each other.


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    Titel :

    Der Einfluß bauarttypischer Konstruktionsmerkmale von Lokomotiven auf das Kollisionsverhalten im Zugverband. Band 1: Textband


    Beteiligte:

    Erschienen in:

    Erscheinungsdatum :

    2010


    Format / Umfang :

    316 Seiten, Bilder, Tabellen, Quellen




    Medientyp :

    Hochschulschrift


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch