Aufgezeigt wird, welche aerodynamischen Belastungen bei Tunnelfahrt berücksichtigt werden müssen und wie diese zu ermitteln sind. Hinweise zu möglichen aerodynamischen Belastungsfällen bei Tunnelfahrt von Zügen gibt die EN14067-6. Enthalten sind die Annahmen zur Erstellung von Lastkollektiven, kritische Situationen, dynamische Drücke für Objekte im Tunnelrandbereich und Näherungsformeln für die Amplitudenberechnung der Kopf-/Heck- und reibungsbedingten Druckwelle. Für die Festigkeitsberechnung spielt insbesondere die Häufigkeit der Belastungen eine entscheidende Rolle. Die Drucksignatur TSI-konformer Hochgeschwindigkeitszüge muss gemäß der TSI RS HST Grenzwerte für eine Referenzsituation mit vorgegebener Fahrgeschwindigkeit und festgelegter Tunnelquerschnittsfläche einhalten. Daraus lässt sich auf die schlimmstmöglichen Eigenschaften eines begegnenden Zuges schließen. Die Druckbelastungen bei Tunnelfahrten sind mit einer geeigneten Methode in Eingangsdaten für die Festigkeitsberechnung umzuwandeln. Eine Spannenpaarzählung oder eine Rainflowanalyse führt zusammen mit den Annahmen über die Häufigkeit der einzelnen Tunnelfahrtszenarien zum Lastkollektiv. Um die Belastungen durch Begegnungsfahrten zu bewerten, wird eine Schädigungssumme aus allen Belastungsanteilen oberhalb der Dauerwechselfestigkeit gebildet. Ist diese kleiner als 1, ist die Betriebsfestigkeit gegeben. Insbesondere die Begegnungshäufigkeit hat einen direkten Einfluss auf die Schädigungssumme im Lebenszyklus. Nicht druckertüchtigte Züge werden im wesentlichen durch die Kopfvorbeifahrt eines begegnenden Zuges belastet. Auch wenn die Amplitude des Druckabfalls bei Kopfvorbeifahrt durch die 1-D-Codes auf der Tunnelwand richtig wiedergegeben werden kann, so sind die lokalen Spitzen und der räumliche Gradient nur vom 3-D Strömungsfeld und somit der Kopfform des begegnenden Zuges abhängig. Der Gradient wird im verwendeten 1-D-Code hingegen durch die Zeitschrittweite vorgegeben. Sowohl Spitzenwerte als auch Gradient sind aber wesentliche Eingangsgrößen zur Bestimmung der Druckbelastung eines nicht druckertüchtigten Zuges.Eine mögliche Vorgehensweise zur Bestimmung dieser aerodynamischen Druckbelastung wird aufgezeigt.
Aerodynamische Lasten bei Tunnelfahrt
Aerodynamische Anforderungen an Schienenfahrzeuge und Nachweisführung, Bahn-Aerodynamik 2010, 2010 ; 159-168
2010
10 Seiten, 10 Bilder, 2 Quellen
Conference paper
German
STEUERUNG VON FAHRWERKSYSTEMEN IN BEZUG AUF AERODYNAMISCHE LASTEN
European Patent Office | 2019
|Springer Verlag | 2016
|Automotive engineering | 1981
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