Für die Simulation der Kollisionen von Schienenfahrzeugen werden Mehrkörpersysteme, explizite Finite-Elemente-Programme sowie Kombinationen aus beiden Methoden verwendet. Zur Kontrolle dieser komplexen Rechnungen, aber auch zur Vorauslegung von Absorptionszonen, sind analytische Formeln hilfreich. Die bekannteste Formel ist die Abschätzung der Kollisionsenergie, also derjenigen Energien, welche in den Strukturen zum Zeitpunkt der dichtesten Annäherung aufgenommen werden muss. (E ind koll = 1/2 mrel x v2rel = 1/2 x m1 x m2/m1 + m2 x(v10 - v202). Nimmt man eine Hypothese zur Wiederherstellung der Relativgeschwindigkeit in Längsrichtung nach der Kollision hinzu, lassen sich die Geschwindigkeiten der Fahrzeuge nach dem Stoß berechnen. Beim Nachweis der Kollisionssicherheit gemäß der neuen EN 15227:2008 sind auch die vertikalen Bewegungen der Fahrzeuge zu beurteilen. Zur Herleitung der Stoßformeln werden die Fahrzeuge als Starrkörper in der xz-Ebene nachgebildet. Das Ziel ist es, aus den vorgegebenen Geschwindigkeiten unmittelbar vor dem Stoß die Geschwindigkeiten der beiden Fahrzeuge unmittelbar nach dem Stoß zu berechnen. Es werden jeweils zwei Arten von Kollisionen berechnet, der freie Stoß und der aufgelagerte Stoß. Beim freien Stoß wirken keine Reaktionskräfte auf die Fahrzeuge; beim aufgelagerten Modell kann am vorlaufenden Fahrwerk ein Reaktionsimpuls aufgenommen werden. Zwei analytische zweidimensionale Modelle werden parallel betrachtet, da die Realität zwischen den beiden extremen Annahmen erwartet wird. Ähnlich der Längsrichtung wird eine tangentiale Restitution (et) (also die Wiederherstellung der Geschwindigkeit nach dem Stoß) für die vertikale Richtung definiert, wobei die Vertikalgeschwindigkeiten am Kontaktpunkt unmittelbar vor und unmittelbar nach der Kollision ins Verhältnis gebracht werden. Vorgestellt werden Lösungen mit et = 0, die die Geschwindigkeiten der Fahrzeuge nach der Kollision für identische Fahrzeuge und vertikal verhakten Stoß wiedergeben. Mit den Vertikalgeschwindigkeiten der nachlaufenden Fahrwerke kann dann die Kletterhöhe (des Wagenkastens) bestimmt werden.
Analytische Abschätzung der Vertikaldynamik bei Kollisionen
2009
3 Seiten, 2 Bilder, 1 Tabelle, 1 Quelle
Conference paper
German
Springer Verlag | 1998
|Springer Verlag | 2015
|Vertikaldynamik. Bewegungsgleichungen und freie Schwingungen
Springer Verlag | 2021
|Einrichtung zur Beeinflussung der Vertikaldynamik eines landwirtschaftlichen Fahrzeugs
European Patent Office | 2018
|EINRICHTUNG ZUR BEEINFLUSSUNG DER VERTIKALDYNAMIK EINES LANDWIRTSCHAFTLICHEN TRAKTORS
European Patent Office | 2020
|