Die Laufsicherheit eines Fahrzeugs mit zweiachsigen Drehgestellen mit steifer Primärfederung und mit nachgiebiger Primärfederung bei direkt gekoppelten Radsätzen wurde durch Simulation der kritischen Geschwindigkeit, des Radprofilverschleißes und der Materialbeanspruchung über Vergleichsspannungen im Kontakt und im Kontinuum verglichen. Das steifachsige Drehgestell hat einen Radsatzabstand von 2,56 m und das Drehgestell mit gekoppelten Radsätzen einen von 1,8 m. Die direkte Kopplung der Radsätze kann mechanisch oder hydraulisch erfolgen. Als kritische Geschwindigkeit gilt, berechnet bei abnehmender Geschwindigkeit, die Geschwindigkeit, bei der die Schwingungsamplituden der Radsatzschwingungen von Flanke zu Flanke gegen null gehen. Das Verschleißverhalten wird durch parallele Berechnung des Abtrags innerhalb der dynamischen Simulation bestimmt. Die Materialbelastung wird durch Spannungsberechnung in der Kontaktfläche und im Kontinuum bei linearem elastischem Materialgesetz mit Hilfe des Randelementprograms CONTACT berechnet. Das Fahrzeug mit den selbststeuernden Laufwerken zeigt für alle Lastfälle geringeren Verschleiß und die Vergleichsspannungen sind, abgesehen vom 60-m-Bogen, geringer. Die Ansicht, dass durch die direkte Kopplung der Radsätze Probleme bei unausgeglichener Querbeschleunigung und in sehr engen Bögen auftreten, bestätigt sich in der Simulation nicht.
The Simulation compares the performance of a railway vehicle having two 2-axle bogies either with quasi-rigidly guided wheelsets or a flexible primary suspension supplemented by inter-axle linkages also referred to as self-steering bogies. The inter-axle coupling of the wheelsets might be by mechanical or hydraulic means. Compared are the critical hunting speeds, wheel tread and flange wear calculated by means of a wear simulation program and equivalent stresses in the surface and subsurface of the contact patch. The bogie with the stiff primary suspension has a wheelbase of 2,56 m and the bogie with the directly coupled wheelsets of 1,8 m. The Critical speed is the velocity where the amplitude of the lateral oscillation of the wheelsets approaches zero. Wear is simulated by means of a process which runs in parallel with the dynamic simulation. The stress distribution in the contact (area and subsurface) patch is computed by means of the boundary element programme CONTACT which assumes the linear theory of elasticity. The simulation shows that the vehicle having self steering bogies has less wheel wear and with the exception of the 60 m radius curve, lower stresses. Furthermore it is proven that the frequently advanced argument that bogies having a direct coupling of the wheelsets perform unfavourably in curves of excess cant and in very sharp curves is false.
Rad/Schiene-Verschleiß und -Spannungen bei Fahrzeugen mit steifen und selbststeuernden Drehgestellen
Wear in wheel/rail-contact and equivalent stress of vehicles having quasi-rigid or self-steering bogies
Tagung Moderne Schienenfahrzeuge, 42 ; 118-131
ZEVrail Glasers Annalen ; 138 , Sonderheft Tagung
2014
14 Seiten, Bilder, Tabellen, 15 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
Drehgestell , Radsatz , Materialbeanspruchung , kritische Geschwindigkeit , dynamische Simulation , Spannungsberechnung , Querbeschleunigung , Schwingungsamplitude , Materialgesetz , Kontaktfläche , Verschleißverhalten , Laufkranz , Querschwingung , Spannungsverteilung (mechanisch) , Eisenbahn , Eisenbahnfahrzeug
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