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November 2017
Tobias Herrmann
Methode zur Detektion von hohlgelaufenen Rädern an Güterwagen
Das Schadbild an Radsätzen, insbesondere in der Lauffläche der Radprofile, ist umfangreich und zum Teil sehr unterschiedlich. Ein hoher Materialabtrag in der Lauffläche kann zu einem hohlgelaufenen Radprofil führen, welches die Rad-Schiene-Paarung negativ beeinflusst und zu erhöhtem Verschleiß sowohl am Rad als auch an der Schiene führen kann. Weiterhin kann nicht ausgeschlossen werden, dass durch hohlgelaufene Räder die Fahrsicherheit negativ beeinflusst wird.
Basierend auf dem abgeschlossenen Forschungsprojekt CargoCBM wird im Rahmen dieser Arbeit fortführend untersucht, inwiefern hohlgelaufene Räder einen Einfluss auf die laterale Fahrdynamik haben und ob eine Detektion des Einflusses möglich ist. Über diese Vorgehensweise soll anschließend eine Information zum Zustand der Radprofile gewonnen werden, welche für die Instandhaltung genutzt werden könnte.
Die Untersuchungen beinhalten zwei getrennte Vorgehensweisen. Zunächst werden verschiedene gemessene Radprofile analysiert und klassifiziert, um sie anschließend in einer Mehrkörpersystemsimulation anzuwenden. Im Rahmen der Simulationsrechnungen wird der Einfluss der verschlissenen Radprofile auf die nichtlineare kritische Fahrgeschwindigkeit sowie die Lateraldynamik bei unterschiedlichen Gleislagefehlern und Kraftschlussbeiwerten untersucht. Es wird dargestellt, wie sich der Wellenlauf jeweils ausprägt, überträgt und gegebenenfalls detektiert werden könnte.
Der zweite wichtige Aspekt im Rahmen dieser Untersuchungen sind die durchgeführten Messkampagnen. In deren Rahmen sind zunächst die Radsätze über einen längeren Zeitraum überwacht und zwei Messkampagnen in einem Abstand von einem Jahr und mit unterschiedlich verschlissenen Radprofilen am Messfahrzeug durchgeführt worden. Im Rahmen der Auswertung werden zunächst die umfangreichen Parameter bezüglich des Rad-Schiene-Kontakts entlang der Messstrecke dargestellt und Erwartungswerte bzw. Grenzwerte für die Wellenlauffrequenz der Radsätze bzw. deren Wellenlänge formuliert. Die anschließende Auswertung der Messergebnisse soll zeigen, ob es möglich ist, den Wellenlauf zu detektieren, ob sich eine Veränderung durch geänderte Radprofile ergibt, ob der definierte Erwartungswert bzw. der sich ergebende Grenzwert verletzt wird und welche Randbedingungen gegebenenfalls eingehalten werden müssen. Die Untersuchungen werden mit einer Zusammenfassung sämtlicher Einflussgrößen und Randparameter sowie einem Vorschlag für eine Methode zur automatischen Detektion von hohlgelaufenen Rädern abgeschlossen.
Basierend auf dem abgeschlossenen Forschungsprojekt CargoCBM wird im Rahmen dieser Arbeit fortführend untersucht, inwiefern hohlgelaufene Räder einen Einfluss auf die laterale Fahrdynamik haben und ob eine Detektion des Einflusses möglich ist. Über diese Vorgehensweise soll anschließend eine Information zum Zustand der Radprofile gewonnen werden, welche für die Instandhaltung genutzt werden könnte.
Die Untersuchungen beinhalten zwei getrennte Vorgehensweisen. Zunächst werden verschiedene gemessene Radprofile analysiert und klassifiziert, um sie anschließend in einer Mehrkörpersystemsimulation anzuwenden. Im Rahmen der Simulationsrechnungen wird der Einfluss der verschlissenen Radprofile auf die nichtlineare kritische Fahrgeschwindigkeit sowie die Lateraldynamik bei unterschiedlichen Gleislagefehlern und Kraftschlussbeiwerten untersucht. Es wird dargestellt, wie sich der Wellenlauf jeweils ausprägt, überträgt und gegebenenfalls detektiert werden könnte.
Der zweite wichtige Aspekt im Rahmen dieser Untersuchungen sind die durchgeführten Messkampagnen. In deren Rahmen sind zunächst die Radsätze über einen längeren Zeitraum überwacht und zwei Messkampagnen in einem Abstand von einem Jahr und mit unterschiedlich verschlissenen Radprofilen am Messfahrzeug durchgeführt worden. Im Rahmen der Auswertung werden zunächst die umfangreichen Parameter bezüglich des Rad-Schiene-Kontakts entlang der Messstrecke dargestellt und Erwartungswerte bzw. Grenzwerte für die Wellenlauffrequenz der Radsätze bzw. deren Wellenlänge formuliert. Die anschließende Auswertung der Messergebnisse soll zeigen, ob es möglich ist, den Wellenlauf zu detektieren, ob sich eine Veränderung durch geänderte Radprofile ergibt, ob der definierte Erwartungswert bzw. der sich ergebende Grenzwert verletzt wird und welche Randbedingungen gegebenenfalls eingehalten werden müssen. Die Untersuchungen werden mit einer Zusammenfassung sämtlicher Einflussgrößen und Randparameter sowie einem Vorschlag für eine Methode zur automatischen Detektion von hohlgelaufenen Rädern abgeschlossen.
Schlagwörter: Eisenbahn; Radprofile; Hohllauf; Detektion
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