ISBN 9783843912570

978-3-8439-1257-0, Reihe Fahrzeugtechnik

Christian Mängel
Methodik zur Reduktion fahrwegerregter Wagenkastenstrukturschwingungen

191 Seiten, Dissertation Technische Universität Berlin (2013), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Zu den Anforderungen, welche an moderne Schienenfahrzeuge gestellt werden, gehören unter anderem ein geringes Eigengewicht, eine hohe Innenraumflexibilität sowie ein klarer und übersichtlicher Fahrgastinnenraum. Die Erfüllung dieser Anforderungen führen im Fall des Wagenkastens zu einem Rohbau in Form einer leeren, durch Fenster- und Türöffnungen geschwächten Röhre.

Durch diese Bauform und die einhergehende Leichtbauweise wird die Wagenkastenstruktur anfälliger für Strukturschwingungen, was der Forderung nach einem guten Fahrkomfort entgegenwirkt. Insbesondere durch die Überfahrt von Gleislagefehlern werden Strukturschwingungen des Wagenkasten angeregt, welche den Fahrkomfort erheblich beeinflussen. Je später mögliche, den Fahrkomfort beeinträchtigende Strukturschwingungen im Entwicklungsprozess erkannt werden, desto größer ist der Aufwand, diese zu mindern. Dies kann dazu führen, dass nachträgliche Maßnahmen an bereits produzierten Fahrzeugen notwendig sind.

Auf Grundlage unterschiedlicher Simulationsmodelle von Schienenfahrzeugen wird das Auftreten fahrwegerregter Strukturschwingungen unterschiedlicher Eigenformen elastischer Wagenkästen dargestellt. Für jedes Fahrzeug existieren bestimmte Anregungsparameter, welche zu besonders starken Strukturschwingungen führen. Diese Anregungsparameter werden sowohl durch den Fahrzeugaufbau als auch die Eigenschaften der elastischen Wagenkastenstruktur beeinflusst. Aus den identifizierten Anregungsparametern kann auf die für die Anregung relevanten Gleislagefehlerarten und Wellenlängen L der Gleislagefehler geschlossen werden.

Werden diese Wellenlängen mit bestimmten Geschwindigkeiten überfahren, stimmt die Anregungsfrequenz mit der betrachteten Eigenfrequenz des Wagenkastens überein. Diese Geschwindigkeiten werden als Resonanzgeschwindigkeiten bezeichnet. Das heißt, die effektiven Strukturschwingungen nehmen nicht mit steigender Fahrgeschwindigkeit zu. Es existieren Geschwindigkeitsbereiche mit besonders starken bzw. geringen Strukturschwingungen. Die Voraussetzung für die Ausbildung dieser Resonanzgeschwindigkeiten wird auf Basis von Messergebnissen unterschiedlicher Fahrzeuge untersucht.

Auf Basis der Untersuchungen steht eine Methodik zur Verfügung, mit der neben der mechanischen Filterung bestimmter Wellenlängen durch die Drehgestelle auch der Einfluss der Kopplung von Wagenkasten und Drehgestellen als auch der Einfluss der Wagenkasteneigenschaften berücksichtigt werden.