In der Arbeit werden Schienen- und Kraftfahrzeuge unter zufälliger Wind- und Fahrbahnanregung untersucht. Der Fokus liegt hierbei auf der Seitenwindstabilität dieser Fahrzeuge, wobei Stabilität aber nicht in der strengen, der Stabilitätstheorie nach Ljapunov folgenden Definition verstanden werden darf. Das Hauptziel dieser Arbeit ist die Ermittlung der Wahrscheinlichkeiten, dass das Schienen- oder Kraftfahrzeugmodell umkippt oder eine unzulässig große Spurabweichung erfährt. Ein weiterer äußerst wichtiger Punkt ist die Bestimmung der Einflüsse der Zufallsvariablen, der deterministischen Parameter und der Parameter der Wahrscheinlichkeitsdichtefunktionen auf die Seitenwindstabilität, um Hinweise auf eine mögliche Risikoreduktion der Systeme zu erhalten. Es wird versucht, eine konsistente, stochastische Beschreibung von Schienen- und Kraftfahrzeugsystemen unter starker Seitenwindanregung zu geben. Es werden Versagenswahrscheinlichkeiten berechnet und die Einflüsse der zufälligen Variablen und der deterministischen Parameter über Sensitivitätsanalysen bestimmt. Ausgehend von einer allgemeinen Zuverlässigkeitsbetrachtung von seriellen und parallelen Systemen werden typische Transformationsbeziehungen von Zufallsvariablen eingeführt und Approximations- und Monte-Carlo Methoden zur Berechnung der Versagenswahrscheinlichkeit eines Systems aufgezeigt. Bei den Approximationsmethoden hat die First Order Reliability Method (FORM) eine herausragende Position, während bei den Monte-Carlo Verfahren dem Line Sampling und der Subset Simulation eine wichtige Bedeutung zukommt. Aus den lokalen und globalen Sensitivitätsanalysen können die drei herausragenden Zufallsvariablen Böenamplitude, Böendauer und aerodynamisches Wankmoment isoliert und die Variation der Versagenswahrscheinlichkeit bei Änderung dieser Variablen angegeben werden. Bei den deterministischen Konstruktionsparametern werden die Einflüsse der Wagenkastenmasse und der Federsteifigkeit der Sekundärfederung untersucht. In zwei abschließenden Untersuchungen wird die Fahrt eines Schienenfahrzeugs durch einen fiktiven Sturm analysiert, und es wird eine probabilistische Untersuchung für einen einzelnen Streckenabschnitt vorgestellt. Das Versagen des Kraftfahrzeugs wird über die minimale Aufstandskraft der luvwärtigen Räder und über die maximale laterale Abweichung des Schwerpunktes quantifiziert. Für ein Halbfahrzeugmodell, das keine Ausdehnung in Querrichtung besitzt, beschreibt das Load Transfer Ratio (LTR) die Radentlastung in guter Näherung, während für die laterale Abweichung eine einfache Beziehung auf Lageebene ausreicht. Die Versagenswahrscheinlichkeiten des Kraftfahrzeugs werden für konstante und abnehmende Fahrgeschwindigkeiten sowie für trockene und glatte Fahrbahnen bestimmt.
Zur probabilistischen Betrachtung von Schienen- und Kraftfahrzeugsystemen unter zufälliger Windanregung
2009
194 Seiten, Bilder, Tabellen, 216 Quellen
Theses
German
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