Geschwindigkeitsabhängiger Kraftschluss hochbelasteter Rad-Schiene-Kontakte

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Geschwindigkeitsabhängiger Kraftschluss hochbelasteter Rad-Schiene-Kontakte

Schwarze, H.

Die bisherige Ausführung der starren Schienenfahrzeug-Radsätze ermöglichen den sicheren Betrieb bei Geschwindigkeiten <= 400 km/h. In der Zwischenzeit sind die Drehmomente der Fahrzeuge mit Stromrichterantrieb so angestiegen, daß sie größer sind als der KRSK (Kraftschluß Rad-Schiene-Kontakt). Um das dadurch entstehende Schleudern des Radsatzes zu vermeiden, ist es notwendig, ein Modell des GKRSK (geschwindigkeitsabhängiger KRSK) zu entwickeln. Ausgehend von einem Blockdiagramm, werden die Einflußgrößen auf die Größe des GKRSK erläutert. Das Reibungsverhalten zwischen Rad und Schiene wird mit einer Skizze und einem Blockdiagramm der Trockenreibung erklärt, und die dazugehörigen Bestimmungsgleichungen werden abgeleitet. Eine Kurvendarstellung zeigt den grundsätzlichen Verlauf des Kraftschlußbeiwertes f - f als Funktion des Radschlupfes. Mit Hilfe der Elastizitätstheorie und drei Skizzen der elastischen Verschiebung der Radzone, wird die Aufteilung Gleit-/Haftgebiet in der Kontaktzone bestimmt. Zusätzlich werden die Einflußparameter: trockene Reibung, variabler Reibfaktor und temperaturabhängiger Werkstoffparameter in die Rechnung eingeführt. Die Untersuchungsergebnisse zeigen: ein dreidimensionales Schienen-Rad-Modell sowie drei dreidimensionale Kurvendarstellungen der Normalspannung. Das Iterationsverfahren des temperaturabhängigen f-Wertes wird mit einer Schnittskizze analysiert und die Rechenergebnisse sind in Kurvenform angegeben. Die Bestimmung der Tangentialspannung erfolgt nach dem gleichen Verfahren. Zur Prüfung der Meßgenauigkeit wurden Meßfahrten durchgeführt und mit Hilfe von 10 Kurvendarstellungen werden die Meßergebnisse analysiert und mit den Rechenergebnissen verglichen.