Ziel der Arbeit ist, die konstruktiven Möglichkeiten für ein Schienenfahrzeug mit mechatronischer Spurführungsregelung (bzw. -Unterstützung) und mechanischer Rückfallebene aufzuzeigen. Die Rückfallebene soll so gestaltet werden dass eine hinreichende Betriebssicherheit, insbesondere Sicherheit gegen Entgleisen gegeben ist. Es wurde ein dynamisches Entgleisungskriterium entwickelt. Dessen Funktionsfähigkeit wurde mit Hilfe von Mehrkörpersimulation überprüft. Die Zustände "Entgleisen" bzw. Nicht-Entgleisen" konnten korrekt detektiert werden. In einer konstruktionsmethodischen Betrachtung wurden Lösungsmethoden für ein Fahrwerk mit mechatronisch geregelter Spurführung und mechanischer Rückfallebene erarbeitet. Aus der Vielzahl der Lösungen wurden zwei Varianten zur näheren Untersuchung ausgewählt, und zwar ein Einzelradpaar mit Direktantrieben und Winkelanschlägen sowie ein Einzelradpaar mit Direktantrieben als Torsionsradsatz. Mittels FMEA wurden die wichtigsten Ausfallzustände untersucht. An einem Spurführungsprüfstand konnte das Verhalten beim Spurkranzanlauf weitgehend nachgebildet werden. Die durchgeführten Untersuchungen ergaben, dass sowohl das mechatronisch geregelte Einzelradpaar als auch der mechatronisch unterstützte Torsionsradsatz im Ausfallzustand eine hinreichende Sicherheit gegen Entgleisen aufweisen. Die mechanische Rückfallebene des mechatronisch geregelten Einzelradpaars weist jedoch sehr unkomfortable und verschleißintensive Auswirkungen auf. Der Torsionsradsatz hingegen verhält sich im Ausfallzustand wie ein herkömmlicher Radsatz. Weiterhin ist eine mechatronische Regelung beim Torsionsradsatz nach heutigem Stand der Technik einfacher zu realisieren als beim Einzelradpaar.
Mechatronische Spurführungsregelung mit Rückfallebene und Sicherheit gegen Entgleisen für Schienenfahrzeuge
2014
186 Seiten, 117 Bilder, 24 Tabellen, 51 Quellen
Theses
German
European Patent Office | 2024
|Mechatronische Antriebs- und Lenkkonzepte für Schienenfahrzeuge der nächsten Generation
Tema Archive | 2003
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