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Federic B. Carl
Der Einfluß bauarttypischer Konstruktionsmerkmale von Lokomotiven auf das Kollisionsverhalten im Zugverband
Band 1: Textband, Band 2: Anlagenband
Neben der bereits sehr hohen aktiven Sicherheit durch Zugsicherungssysteme hat im Schienenverkehr auch die strukturelle Kollisionssicherheit der Fahrzeuge an Bedeutung gewonnen, da nicht alle Kollisionsrisiken erfaßbar und Ausfallsituationen präventiver Systeme ausgeschlossen werden können und die Bahnbetreiber reduzierte Schäden und aufwandsminimale Reparaturkonzepte nach typischen Rangieraufstößen erwarten.
In dieser Arbeit wird daher das Kollisionsverhalten im Zugverband sowie das Zusammenwirken der Kollisionssicherheit mit den modernen Konstruktionsprinzipien "Leichtbau" und Modularisierung" für Lokomotiven mit ihren auch aus den Einsatzbedingungen resultierenden bauarttypischen Konstruktionsmerkmalen umfassend untersucht. Den Ausgangspunkt bilden ergänzende Auswertungen der in ERRI B205.1 durchgeführten Unfallanalysen speziell hinsichtlich des Kollisionsrisikos bei lokomotivbespannten Zügen.
Mit Hilfe analytischer Verfahren werden das Bewegungsverhalten zweier Kollisionspartner allgemein untersucht und analytische Reihenansätze zur näherungsweisen Ermittlung der Kollisionsenergieverteilung in heterogenen Zugverbänden abgeleitet. Dabei werden auch Parametervariationen zur Mindest-Deformationslänge für verschiedene Lokomotivmassen und Kraftniveaus der Energieaufnahme durchgeführt. Auf Basis eines in MATLAB / Simulink erstellten und verifizierten Mehrkörpersimulationsmodells wird das Kollisionsverhalten und die -energieverteilung innerhalb heterogener Zugverbände untersucht. Die kollisionsbedingte Dynamik von elastisch oder mit Längsspiel am Fahrzeugkasten befestigten Anbaukomponenten wird analysiert und sekundäre Energieabsorber zur Schadensminimierung vorgeschlagen und konzeptionell ausgelegt. Für direkt am Fahrzeugkasten befestigte Anbaukomponenten werden Strategien der statischen Festigkeitsauslegung diskutiert und konkretisiert.
Schließlich wird der Einfluß bauarttypischer Konstruktionsmerkmale auf die Kollisionssicherheit von Lokomotiven diskutiert und Maßnahmen zur Umsetzung der Kollisionssicherheit in modularen Lokomotivplattformen dargestellt. Die anforderungsgerechte Umsetzungsstrategie sowie die ganzheitliche Realisierung werden an konkreten Beispielen erläutert und miteinander verglichen.
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