Die weitaus meisten der in Schienenfahrzeugen des Vollbahnbereichs eingesetzten Räder bestehen vollständig aus Stahl. Nachteile solcher Räder sind die hohe unabgefederte Masse, die ungehinderte Übertragung von Körperschall und die mangelnde Anpassungsfähigkeit an ungünstige Spurverhältnisse oder Zwängungen. Im Nahverkehr verwendet man daher schon seit Jahrzehnten gummigefederte Räder. Man verspricht sich davon vor allem eine bessere Anpassung des Radsatzes an ungünstige Spurverhältnisse und Zwängungen, geringeren Radverschleiß sowie eine Dämpfung des Körperschalls. Die vorliegende Arbeit analysiert das Verhalten gummigefederter Räder in den Richtungen quer und längs des Gleises und die daraus resultierenden Auswirkungen auf Fahrdynamik und Verschleiß. Davon ausgehend trifft sie Aussagen, inwieweit die oben genannten Vermutungen zutreffen, und setzt das Verhalten gummigefederter Räder in Vergleich mit dem von starren Rädern. Zunächst wurde das fahrdynamische Verhalten gummigefederter Räder im Vergleich zu starren Rädern anhand von Meßfahrten untersucht. Damit konnte bei gummigefederten Rädern ein deutlicher Stoßabbau in Querrichtung und ein geringeres Niveau der Radquerkräfte im Bogen festgestellt werden. Ein parallel durchgeführter Langzeit-Verschleißversuch mit gummigefederten und starren Rädern in zwei baugleichen Reisezugwagen des Schweizer Typs EW IV ergab keine signifikante Verringerung des Verschleißes bei gummigefederten Rädern; es wurde im Gegenteil aufgrund einer ungünstigen Profilkombination ein höherer Spurkranzverschleiß gefunden. Die Ergebnisse der Simulationsrechnungen bestätigen weitgehend die vermuteten und gemessenen Unterschiede im Fahr- und Verschleißverhalten starrer und gummigefederter Räder. Die Ergebnisse legen in Verbindung mit einer Betrachtung der Lebenszykluskosten den Schluß nahe, daß gummigefederte Räder im Vollbahnbereich nur wenig Vorteile gegenüber starren Rädern besitzen. Im Nahverkehr können die Eigenschaften gummigefederter Räder, vor allem die Anpassungsfähigkeit an ungünstige Gleislageverhältnisse, der geringere Verschleiß in engen Bögen oder der Stoß- und Körperschallabbau allerdings von wesentlicher Bedeutung sein. Nach der Beispielrechnung ergeben sich für einen gummigefederten Radsatz, bezogen auf seine Lebensdauer, etwa um 4 % höhere Gesamtkosten als bei starren Rädern. Dies ist der Preis, mit dem die Vorteile gummigefederter Räder erkauft werden. Bezogen auf Vollbahnfahrzeuge (Reisezugwagen) ist nach den Ergebnissen der vorliegenden Arbeit jedoch fraglich, ob der höhere Aufwand für gummigefederte Räder gerechtfertigt ist. Die ausgeprägte Anpassungsfähigkeit an ungünstig verlegte Gleise zum Beispiel wird vor allem bei Nahverkehrsfahrzeugen interessant, weniger bei Vollbahnfahrzeugen.
Fahrdynamik und Verschleiß starrer und gummigefederter Eisenbahnräder
Berichte aus der Fahrzeugtechnik ; 1-164
2002
164 Seiten, Bilder, Tabellen, 129 Quellen
Theses
German
Eisenbahnradreifen , Eisenbahnschiene , Eisenbahnfahrzeuglauftechnik , Tribologie , Kontakt (Reibung) , Verschleiß , Fahrdynamik , Gummifeder , mechanisches Modell , numerische Simulation , Parameteridentifikation , Messtechnik , Messung im Einsatz , Messunsicherheit , Federung , Radsatz , Schienenstahl , Fahrkomfort
Verschleiß und Fahrflächenermüdung an Weichen mit starrer Herzstückspitze
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