SPP 1015:  Systemdynamik und Langzeitverhalten von Fahrwerk, Gleis und Untergrund

• Fachliche Zuordnung: Maschinenbau und Produktionstechnik
• Förderung: Förderung von 1996 bis 2002
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5467286

Das Schwerpunktprogramm "Systemdynamik und Langzeitverhalten von Fahrwerk, Gleis und Untergrund" will dazu beitragen, die dynamischen Wechselwirkungen von Fahrzeug und Gleis und das Langzeitverhalten der Komponenten des Gesamtsystems besser zu verstehen, um damit bahntechnische Probleme der jüngsten Zeit einer Lösung zuzuführen. Bisher wurde versucht, durch Subsystemoptimierungen Fahrgeschwindigkeit, Antriebsleistung und Achslasten kontinuierlich zu erhöhen. Das Gesamtsystem ist dabei an neue Grenzen gestoßen: Setzungen und Schädigungen im Schotter und im Untergrund führen zu Gleislageverschlechterungen; ungleichförmiger Profilverschleiß erhöht die Beanspruchungen und beeinträchtigt den Fahrkomfort; Schäden auf Laufflächen von Rad und Schiene nehmen zu. Die Arbeiten haben vier Schwerpunkte: Das nichtlineare Schotterverhalten wird im Labor untersucht und durch neue Stoffgesetze und Vielteilchenmodelle simuliert. Mit unterschiedlichen Modellen wird die Kopplung von Gleis und Untergrund erfasst. Vorgänge im Rad-Schiene-Kontakt werden durch Laborexperimente, numerische Simulation und mit einem 'virtuellen Messinstrument' während der Fahrt untersucht. Modelle des Gesamtsystems sollen die Radpolygonalisierung erklären und die Effizienz radialelastischer Räder erklären. Es wird erwartet, dass interdisziplinäre Grundlagenuntersuchungen zunächst zu physikalischen Erklärungen und dann zu technischen Entwicklungen führen, die eine langfristige Problemlösungen garantieren.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme

Projekte

• 3D-Simulation der dynamischen Interaktion des Systems `Gleis - Geschichteter Untergrund` im Zeitbereich unter Berücksichtigung nichtlinearer Effekte (Antragsteller Savidis, Stavros A. )
• Analyse und Bewertung des Verhaltens rißartiger Oberflächendefekte im Scheibenbereich von Eisenbahnvollrädern mit den Methoden der probabilistischen Bruchmechanik (Antragsteller Edel, Karl-Otto )
• Beobachtergestütztes Meßwerkzeug zur Unterstützung und Validierung der systemdynamischen Modellbildung des Rad-Schiene Kontaktes (Antragsteller Söffker, Dirk )
• Dynamisches Verhalten von Gleis und Untergrund bei geschädigtem Oberbau unter besonderer Berücksichtigung lateraler Kräfte (Antragsteller Lammering, Rolf )
• Entwicklung eines Simulationsmodells Bettungsschicht-Unterbau-Untergrund mit Schnittstelle zum Gleis (Antragsteller Schmid, Ph.D., Günther )
• Experimentelle Analyse des zyklischen Verformungs- und Schädigungsverhalten charakteristischer Rad- und Schienenwerkstoffzustände unter betriebsnaher Beanspruchung (Antragsteller Lang, Karl-Heinz )
• Experimentelle Untersuchung von Setzungskopplung und Schwellenabheben auf das Setzungsverhalten des Schottergleises (Antragsteller Rücker, Werner )
• Fahrwegmodelle als periodische Strukturen mit gestörten Parametern (Antragsteller Popp, Karl )
• Gastwissenschaftlerprogramm 1997 im Rahmen des SPP 1015 (Antragsteller Knothe, Klaus )
• Gesamtsystem-Optimierung durch simultane Subsystem-Optimierung anhand des Beispiels Körperschallminimierung von Oberbau und Tunnelkonstruktion in Schienenverkehrstunneln (Antragsteller Natke, Hans Günther )
• Modellierung des instationären Rollkontaktes zwischen Rad und Schiene beim Überfahren kurzwelliger Profilirregularitäten mit der Finite-Element-Methode (Antragsteller Zastrau, Bernd )
• Modellversuche zu den Langzeitveränderungen der Gleislage infolge plastischer Deformationen des Untergrundes (Antragsteller Katzenbach, Rolf )
• Molekulardynamische Modellierung der Langzeitdynamik von Schotter (Antragsteller Pöschel, Thorsten )
• Nachgiebigkeit des Schottergleis-Oberbaus (Antragsteller Gudehus, Gerd )
• Reibung und Verschleiß am Rad/Schiene-Kontakt (Antragsteller Deters, Ludger )
• Rekonstruktion der Fahrwegdynamik aus Meßdaten mit der Karhunen-Loeve-Transformation (Antragsteller Kreuzer, Edwin )
• Rotordynamik elastischer Radsätze unter Einbeziehung der Kontaktmechanik, unrunde Räder (Antragsteller Meinke, Peter )
• Schwingungen und Verschleiß von Fahrwerken (Antragsteller Popp, Karl )
• Simulation der Gleisdynamik bei Verwendung kontinuumsmechanischer Modelle für Zwischenlagen (Antragsteller Knothe, Klaus )
• Simulation des dynamischen Verhaltens von Bettungsschicht-Unterbau-Untergrund im Zeitbereich (Antragsteller von Estorff, Otto )
• Störungsmodelle welliger Verschleißformen (Antragsteller Brommundt, Eberhard )
• Störungsmodelle welliger Verschleißformen (Antragsteller Frischmuth, Kurt )
• Systemdynamik und Stabilität weichgefederter radialelastischer Räder (Antragsteller Schiehlen, Werner )
• Verknüpfung von diskret gelagerten Gleismodellen mit Untergrundmodellen (Antragsteller Knothe, Klaus )
• Zum elastischen und plastischen Langzeitverhalten von Schotter und granularen Böden unter Eisenbahnverkehrslast (Antragsteller Kempfert, Hans-Georg )

• Sprecher: Professor Dr.-Ing. Klaus Knothe (†)