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Rad-Schiene-Kräfte bei Fahrtechnikprüfungen und im Betrieb oder zum Wesen von Grenzwerten

Abstract

Schienenfahrzeuge und ihr Fahrweg sind ein historisch gewachsenes, komplexes technisches System, für das sichergestellt werden muss, dass während des Betriebs die an sie gestellten Forderungen und Erwartungen bestmöglich erfüllt werden. Die aktuelle Kontrolle der Beanspruchungen der Systemkomponenten basiert dabei in erster Linie auf Forschungsarbeiten der ORE/ERRI, die etwa 40 Jahre zurückliegen. Für typische Fahrwegkomponenten in mehr oder weniger definierten Einbausituationen wurden ertragbare Lasten ermittelt, die neben Streckgrenzen auch das Ermüdungs- und Verschleißverhalten bei üblichen Instandhaltungsstrategien berücksichtigen.

Mit der Entwicklung von Messradsätzen wurde es möglich, die vom Fahrzeug verursachten Beanspruchungen in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen (Gleiskrümmung, Geschwindigkeit, Überhöhungsfehlbetrag) zu quantifizieren und so Fahrzeugkonstruktionen zu bewerten. Für eine reproduzierbare Bewertung müssen Einflussgrößen wie der Reibwert zwischen Rad/Schiene und die Gleislagequalität in einem definierten Bereich liegen (Zielprüfbedingungen). Einflüsse aus Traktions- und Bremskräften sowie Pufferverspannung werden vernachlässigt.

Die Akzeptanzkriterien von Fahrzeugen bestehen daher aus einer Einheit von Grenzwerten und zugehörigen Prüfbedingungen, welche die relevanten Aspekte von Fahrsicherheit und Fahrwegbeanspruchung im Betrieb abdecken. Auf eine gezielte Betrachtung von Kombinationen extremer Situationen wurde bewusst verzichtet.

Es ist ein häufiges Missverständnis, dass die Grenzwerte der Fahrzeugzulassung im täglichen Betrieb nicht überschritten werden beziehungsweise überschritten werden dürfen. Mit zunehmender Verbreitung von Monitoring Systemen wird es mehr und mehr erforderlich, sich dieser Zusammenhänge bewusst zu werden. Je nach geprüfter Situation sind die erhaltenen Messwerte mit angepassten Referenzwerten zu vergleichen, um nicht zu einer Falschbewertung der Messergebnisse zu kommen.

Es wird gezeigt, in welchem Maße Zusatzbeanspruchungen durch Einflüsse aus dem realen Betrieb entstehen, die nicht von den Messergebnissen der Abnahmemessungen abgedeckt werden.

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