Ein Neuer Radsensor zur Erfassung des multiaxialen Belastungsgeschehens an schienengebundenen Nahverkehrsfahrzeugen

Ähnliche Dokumente
Software zur Unterstützung der Betriebfestigkeitsanalyse

Finite Elemente Berechnungen verklebter Strukturen

Messung von Nutzfahrzeugreifenkennfeldern. Reifenmesse Essen / Dr.-Ing. Hilke Willeke / 02. Juni Bild. Bild. Bild. Bild

Virtuelle Ableitung von Erprobungskonzepten und Lastdaten für den Betriebsfestigkeitsnachweis von Fahrwerkskomponenten

Energiesparende Maßnahmen bei der Wiener - Niederflurstraßenbahn ULF

RoaDyn P106. Kraft. Drehmoment-Messrad bis ±6 000 N m. Typ 9294B11

Assistiertes Fahren auf BOStrab-Bahnen. IFS-Seminar Assistiertes, Automatisches und Autonomes Fahren Aachen,

Effiziente Antriebe für nachhaltige Elektromobilität. Forum MobiliTec 2013

Systemanforderungen im Entwurf Elektro-Mechanischer Antriebe

Dr.-Ing. Klaus Herzog

Technische Beschreibung der Lokomotive Typ DHG 700C Fabrik Nr.: Betriebs Nr.: 57 Baujahr 1966 Hersteller: Henschel, Kassel Eigentümer:

NIP-Vollversammlung und Statusseminar Brennstoffzelle

RESSOURCENEFFIZIENZ DURCH LASERTECHNIK

Betriebslastenermittlung, Dimensionierung, strukturmechanische

Simpack-Echtzeitmodelle für eine Mehrprozessor-HIL Anwendung Uwe Heitz ZF Friedrichshafen AG. ZF Friedrichshafen AG, 2006

Entwicklung einer netzbasierten Methodik zur Modellierung von Prozessen der Verdunstungskühlung

NO x - und CO 2 -Messungen an Euro 6 Pkw im realen Fahrbetrieb Renault Captur 1.5 dci 110

EBA-anerkannte Prüfstellen für Fahrtechnik

Numerische Qualität von FEM-Analysen Vergleich der h- und p-methode

SF 7000 das innovative Fahrwerkskonzept als Antwort auf Whole Life Cost Modelle

Akkreditierte Messkompetenz im Bahnbetrieb: Prüflabor Akustik und Erschütterungen

ECOTRAM EVALUIERUNG VON ENERGIESPARMAßNAHMEN BEI STRAßENBAHNEN UNTER REALEN BETRIEBSBEDINGUNGEN

Leichtbau bei Schienenfahrzeugeneine Bestandsaufnahme

Das E-Auto und intelligente Mobilitätskonzepte für übermorgen

Hochgenaue Drehmomentmessung am Verbrennungsmotor mit Kompensation des Umgebungstemperatureinflusses

Symposium des Deutschen Verkehrsforum des DLR und des Forschungsverbandes Leiser Verkehr

Messverfahren zur Ermittlung der Schraubenvorspannung mittels Dehnungsmessstreifen

Forschungsneubau Fahrzeugsystemtechnik

ELEKTRISCHE LOKOMOTIVEN

Scheibenbremse SF Reihe

Systems. Dynamic Test. Umlaufbiegeprüfsystem IP50. Technische Änderungen vorbehalten!

Antriebs-Workshop Schienenverkehr. Fachdialog zur Mobilitäts- und Kraftstoffstrategie

INTERNATIONALE BIOMETHANMÄRKTE EXPORT VON BIOMETHAN

Robuste Crashboxoptimierung während der Frühen Phase der Produktentstehungsprozesses

K oordinatenmessgeräte von Carl Zeiss. MMZ Baureihe Anwendungsbeispiele

Heinz Scholing. Service Sales Manager

Vergleich der Wirtschaftlichkeit unterschiedlicher Ventilatorensysteme

Modernisierung der Blockstraße in Freital Inbetriebnahme einer iba-breitenmessung und eines dynamischen Stichplanrechners ibaneuronet

CAE INFORMATION DAY W. Krach FEM in der Produktentwicklung

Scheibenbremse SF Reihe

MTS Flat-Trac IV CT plus

DIN EN Geschichte, Umsetzung, Zukunft

Protokoll Dehnungsmessung: Ebener Spannungszustand

Von Smart-Meter-Daten zum Netzlastgang. 10. Internationale Energiewirtschaftstagung Wien,

Kompetenz in Messtechnik Qualitätssicherung Prüfmittel. Inspizieren Messen Kalibrieren Prüfen Bewerten. DB Systemtechnik

30 Jahre Forschung in der IEA Wien, 30. März 2004

Simulationsgestützte Entwicklung von Hydraulikkompaktaggregaten

Prüfbericht QA

Einführung Benchmarking

Gleitschutz. Wirkung, Optimierung und Prüfung. DB Systemtechnik GmbH Dr. P. Spiess / B. Büche I.IVE 4 / I.IVE

Abmessungen von Nutzfahrzeugen

Verfahren zur Extrapolation der Fließkurve aus den Daten des Zugversuches jenseits der Gleichmaßdehnung

Elastische Roboter. Dortmunder Regelungstechnische Kolloquien, 28. Januar 2010

System Optimierung als Schlüsselfaktor für f r die Effizienzsteigerung im Antriebstrang. Innovationsforum 2010 Dipl.-Ing.

Dipl.-Ing. Horst Gers Aluminium-Legierungen für höchste Anforderungen in Karosserieanwendungen

FR AUNHOFER-INSTITUT FÜR FERTIGUNGSTECHNIK. KLEBEN ABER SICHER! Klebprozess nach DIN 2304

Elektrobusse in Berlin und Deutschland

Betriebsfestigkeit bei der BMW Group. Sicher auf allen Straßen der Welt.

Technische Beschreibung der Lokomotive Typ Köf III Fabrik Nr.: Betriebs Nr.: 26 Baujahr 1968 Hersteller: O&K AG, Werk Dortmund Eigentümer:

FUTURE TECHNOLOGY - NOW! DREHMOMENT- PRÜFWERKZEUGE

Nur wer messen kann, kann einfach einstellen

Technische Beschreibung der Lokomotive Typ MB 5N Fabrik Nr.: Betriebs Nr.: 10 Baujahr 1965 Hersteller: O&K AG, Werk Dortmund Eigentümer:


Folie 1 Wagenkasten-Bauweisen beim Next Generation Train

IHK Innovationstag. Innovationen erfolgreich etablieren. Berlin, 13. Juni 2016

MINISTERIUM FÜR VERKEHR UND INFRASTRUKTUR

3-1 [ ] Erkennen, was die Welt im Innersten zusammenhält. 3. Gleichmäßig beschleunigte Bewegungen. Definition der Beschleunigung

Improving the Accuracy of GPS

Fortgeschrittenenpraktikum Inverses Pendel

D180 Die neue Streckenlokomotive der Gmeinder Lokomotivenfabrik GmbH und ein Blick in die Zukunft

Dipl.-Ing. Stefan Demmig, Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. L. Kroll

Gas-Hydraulik Puffer BP

Stromerzeugende Heizung

Haltbarkeit von Lebensmitteln vor dem Hintergrund von Lebensmittelverlusten

2-Kanal Drehzahlsensor GEL 247 Kompakter Sensor für raue Einsatzbedingungen

Institut für Maschinenelemente Professur für Schienenfahrzeugtechnik. Chancen für die bahngerechte Nutzung von Technologien aus der Automobilbranche

1. Aufgabe (5 Punkte) Warum sind die Spurkränze bei der Eisenbahn innen und nicht außen angeordnet? Geben Sie eine ingenieurmäßige Begründung.

FUSO Eine Marke im Daimler-Konzern. GRÜNER WIRD S NICHT. Der Canter Eco Hybrid.

von Prof. Dr. P. H. Osanna, Prof. Dr. N. M. Durakbasa, Dr. techn. L. Kräuter Inhalt

Alstom Transport. Internationale Salzburger Verkehrstage Okt Seite 2

NO x - und CO 2 -Messungen an Euro 6 Pkw im realen Fahrbetrieb Mercedes-Benz B-Klasse, B 180 d

Linearachssystemen. technische Vertriebsunterstützung

Optimierung eines Seitenschutz Ersatzmodells mittels Sensitivitätsstudie und adaptiven Response Surface Methoden

Innovative Seehafentechnologien ISETEC II. Schallbekämpfung Schallminderung für Seehafenumschlaganlagen

Einfluss der Nichtlinearitäten des Systems Fahrzeug-Gleis auf die Stabilität

H mm. H mm

Mobile und stationäre Energieversorgung mit Brennstoffzellen-Systemen

1. Instandhaltung Rad und Schiene :20 10:00 Normen und Begriffe

3ω Messung an dünnen Schichten Eine Unsicherheitsanalyse

Umweltbericht BMW 740Li

Kalibrier- und Bestrahlungsleistungen

Faseroptische Erweiterung des geodätischen Messlabors der TU Graz

Institut für Elektrische Maschinen, Antriebe und Bahnen

Einflüsse von Fahrzeugposition und Fesselung am Rollenprüfstand

6. SAXSIM Studentenwettbewerb: 1. Platz. Entwicklung, Konstruktion und Simulation. eines Heckspoilermechanismus

Trommelbremsen EBN EBH. PINTSCH BUBENZER ist nach DIN EN ISO 9001:2008 zertifiziert. Nach DIN Zuverlässig Leistungsstark Robust Weltweit bewährt

Kalibrierung von Mess- und Fertigungsmaschinen mit dem LaserTRACER Anwendungen und Ausblick

Genauigkeit moderner Kraftmessdosen- Stand der Technik und Anwendungen

Geodätisches Kolloquium

Transkript:

Moderne Schienenfahrzeuge Tagung 15.-18. April 2007, Graz Ein Neuer Radsensor zur Erfassung des multiaxialen Belastungsgeschehens an schienengebundenen Nahverkehrsfahrzeugen M. Kieninger *, A. Rupp **, T. Gerlach *** * Fraunhofer LBF; ** FH Kempten, *** Gutehoffnungshütte Radsatz GmbH, Oberhausen

Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit Historie und Systemzuverlässigkeit LBF 1938 Gründungsjahr als Laboratorium für Betriebsfestigkeit 1962 Aufnahme in die Fraunhofer- Gesellschaft 1973 Namensänderung in Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit LBF 1999 kommissarische Evaluierung, kommissarische Leitung Prof. Leitung G. Müller Prof. G. Müller, Konzept für Neuausrichtung 2001 Neuberufung und Kooperation mit TUD Prof. Dr.-Ing. Holger Hanselka 2004 Namenserweiterung in Fraunhofer- Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF Seite 2

LBF-Beteiligung an Europäischen Forschungsvorhaben 5. Rahmenprogramm HIPERTRACK HIPERWHEEL HEMBOT 6. Rahmenprogramm SPURT MODTRAIN 7. Rahmenprogramm Seite 3

Methodik zur zuverlässigen Entwicklung von aktuellen und zukünftigen Straßenbahnfahrwerken Wo liegen die Herausforderungen? Niederflurfahrzeuge => neue Straßenbahnkonzepte Erhöhung Achslasten Fahrzeuge werden breiter und länger Leichtbau Lärm und Vibrationsreduzierung Verschleißreduzierung Minimierung Instandhaltung Kostendruck => Wie können die Herausforderungen gelöst werden? Seite 4

Heutige Auslegungsvorgaben für schienengebundene Nahverkehrsfahrzeuge UIC TRF DIN EN DIN ORE BoStrab VDV 152 Seite 5

Aktuelle Technologien zur Messung von Rad-Schiene Kontaktkräften Kanada USA Schweden Quelle: Internet Quelle: Internet Japan Quelle: Internet Quelle: Internet Deutschland Quelle: Interfleet SFT Graz 2005 Italien UK... Seite 6

Wozu eine weitere Technologie zur Rad- Schiene Kontaktkrafterfassung? Höhere Ergebnisgüte (Genauigkeit, Übersprechen) Messung von allen 6 Größen Erhöhung der Anwendungsfreundlichkeit Messungen mit gummigefederten Rädern Seite 7

Messräder für Nutzfahrzeuge Quelle: Messrad zur zuverlässigen Erfassung der Belastungsbedingungen im Betrieb, A.Rupp Seite 8

Das Projekt Schienenmessrad am LBF Ziel: Entwicklung und Realisierung eines Schienenmessrads zur Messung von Radlasten (3 Kräfte und 3 Momente) an einer Straßenbahn in einer deutschen Großstadt Quelle: Gute Hoffnungshütte Radsatz GmbH Seite 9

Auswahl eines Fahrzeugtyps Duewag / Siemens Baujahr 1993/1997, Personen 59/111 Länge: 27,60 m, Breite: 2,35 m, Höhe: 3,37 m Gewicht: 36,88 t, Motor: 8 x 50 kw Anzahl Fahrzeuge: 38 Bombardier Transportation Baujahr 2003 bis 2007 Personen 64 (+6) / 115 Länge: 30,04 m, Breite: 2,40 m, Höhe: 3,49 m Gewicht: 40,50 t, Motor: 4 x 105 kw Anzahl Fahrzeuge: 65 Quelle: http://www.vgf-ffm.de/vgf/501.jsp Seite 10

Gummigefederte V60 Rad für Nahverkehrsfahrzeuge (Gutehoffnungshütte Radsatz GmbH, Oberhausen) Seite 11

Lastdaten - Rechnerische Betriebsfestigkeitsuntersuchung Physikalisch Lastfälle Vertikallast Laterallast Ideales Rollen Geradeausfahrt Bogenfahrt Weichenüberfahrt Fv,stat = 46,0 kn Fv,sr = 91,0 kn (n = 1,98) Fv,cor = 72,7 kn (n = 1,58) Fv,ps = 91,0 kn (n = 1,98) Fl,cor = + 36,3 kn (n = 0,79) Fl,cor = + 36,3 kn (n = 0,79) Fl,sh = + 50,1 / - 36,3 kn (n = + 1,09 / - 0,79) Seite 12

Kollektiv - Rechnerische Betriebsfestigkeitsuntersuchung Einsatzprofil - Bemessungslebensdauer: 360.000 km Physikalische Lastfälle Häufigkeiten Verteilung Geradeausfahrt H/Ht = 0,58 Hn/Ht = 0,29 He/H = 5e-7 Bogenfahrt H/Ht = 0,42 Hn/Ht = 0,21 He/H = 2,5e-5 Weichenüberfahrt H/Ht = 0,0015 Hn/Ht = 0,0 He/H = 0,00033 Linear Gauss Gauss Seite 13

Ergebnisse neu RFS-Werte Gesamt Sichtseite abgenutzt Seite 14

Wissenschaftliche Herausforderungen Schwächung der Struktur zur Erhöhung der messbaren Dehnungen optimale Geometrie für Fertigung, Sicheres Design des Messrades, Optimale Positionierung der Sensoren zur Messung von Vertikal-, Lateral- und Longitudinalkräften und der Momente sowie der Position des Rad-Schiene Kontaktes, Optimale Position der Sensoren zur Minimierung von Übersprechen Optimale Verschaltung der Dehnungsmessstreifen in Wheatstone Brücken Seite 15

Vorder- und Rückansicht der Messradgeometrie Seite 16

Wirkungslinie der vertikalen Kraft 16,5 mm R = 127,5 mm Rückseite Sichtseite Rückseite Sichtseite Wirkungslinie der vertikalen Kraft Seite 17

Ergebnisse Vergleichsspannung (Von Mises +/-) Sichtseite Scheibe Lastfall Bogenfahrt positiv 2. Rechenschritt Auswertung Bereich 1 Seite 18

Ergebnisse RFS Werte Sichtseite Scheibe Bereich 1 Nd 544756 RFS = 127 MPa Seite 19

DMS Applikation nach dem numerisch entwickelten Messstellenkonzept Seite 20

Instrumentiertes Schienenmessrad mit Verstärkerbox und Schleifringübertrager Seite 21

Schienenmessrad-Kalibrierstand Kalibrierprozedur entsprechend Nutzfahrzeugmessrädern Seite 22

Kalibrierprozedur angelehnt an Nfz-Messradkalibrierungen Seitenkraft auf Radius 310mm der kleinen Bohrungen des Radreifens von außen in mindestens 4 (besser 8) Winkelpositionen in 5 Laststufen bis ca. 40kN 3 mal Radialkraft möglichst weit außen FRa und weit innen FRi in mindestens 8 Winkelpositionen in 5 Laststufen bis ca. 80kN 3 mal Umfangskraft in mindestens 4 Winkelpositionen über Verschraubung an Radreifen eingeleitet in 5 Laststufen bis ca. 10kN 3 mal Seite 23

Calilbration of the measuring wheel Seite 24

Seite 25 Kalibrierung der Seitenkraft

Brems- und Antriebsmomentkalibrierung MY in V 5 4 3 2 1 0-1 -2-3 -4-5 MY in V -4-2 0 2 4 Brake/Drive Moment in knm Seite 26

Radialkraftkalibrierung - Gleichförmigkeit 0,08 Radial Load Cells in V/kN 0,06 0,04 0,02 0-0,02-0,04-0,06 R1 R2 R -0,08 0 2 4 6 8 10 Spoke No. Seite 27

Straßenbahnschienenmessrad im Radsatzprüfstand Seite 28

Vergleich Maschinenkräfte und Messradkräfte im LBF Radsatzprüfstand Seite 29

Vergleich Maschinenkräfte und Messradkräfte im LBF Radsatzprüfstand Seite 30

Fahrbetriebsmessungen Fahrbetriebsmessungen werden Im April/Mai 2007 durchgeführt Seite 31

Einbau des Schienenmessrads in die Straßenbahn Seite 32

Linie 17 Rebstockbad-Pforzheimerstr. Draufsicht Seite 33

Seite 34 Weiche

Was soll erfasst werden? Typische Manöver Bogenfahrten, Weichenüberfahrten, Geradeausfahrten, Brückenüberfahrten, Bremsen, Beschleunigen, Sensitivitätsanalysen Variation Geschwindigkeit, Beladung, Spurkranz neu, verschlissen Straßenbahnnetz reguläre Linien Fahrten im und zum Betriebshof, Seite 35

Potenziale direkt gemessener Rad Schiene Kontaktkräfte Rad Schiene Kontaktkräfte 1. Bewertung Infrastruktur 2. Betriebsfeste Auslegung 3. Entwicklung zukünftiger Fahrwerke 4. Entwicklung Monitoringsysteme Seite 36

Lastannahmen für Rad-Schiene Kontaktkräfte Auslegung Fahrwerks- und drehende Komponenten Auslegung Wagenkasten Überprüfung und Optimierung Fahrwerksabstimmung Eingangsgrößen für die numerische Simulation Verifikation der numerischen Simulation Eingangsgrößen für Standards Seite 37

Potenziale direkt gemessener Rad Schiene Kontaktkräfte Rad Schiene Kontaktkräfte 1. Bewertung Infrastruktur 2. Betriebsfeste Auslegung 3. Entwicklung zukünftiger Fahrwerke 4. Entwicklung Monitoringsysteme Seite 38

Zusammenfassung Erstmalige Entwicklung eines gummigefederten Schienenmessrads Erfassung aller drei Kräfte und aller drei Momente Erprobung im Fahrbetrieb im April/Mai 2007 Schneller und unkomplizierter Einbau des Messrads Lastannahmen für dauerfeste und betriebsfeste Auslegungskonzepte Überwachung und Bewertung der Infrastruktur Werkzeug zur zuverlässigen Entwicklung zukünftiger Fahrzeugkonzepte Seite 39

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Seite 40