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

• Subject Area: Mechanical and Industrial Engineering
• Term: from 1996 to 2002
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5467286

The priority programme "System Dynamics and Long-term Behaviour of Vehicle, Track and Subgrade" contributes to a better understanding of the dynamic interaction of vehicle and track and the long-term behaviour of the components of the entire system. Recently encountered railway-related problems may be solved as a result of this research. So far, the approach has been to increase speed, traction and axle-load by optimising sub-systems. However, the entire system has revealed new limitations: settlement and destruction of the ballast and the subgrade lead to deterioration of the track; irregular wear of the wheels cause an increase in overall load and deterioration of passengers' comfort; damage of the running surfaces of the rail and the wheel becomes more frequent. The research is based on four main issues. Non-linear behaviour of the ballast is investigated experimentally in laboratories and simulated by new material-laws and multi-particle computer models. The coupling of the track model and the subgrade is defined using various methods. Phenomena occurring in the contact area of wheel and rail are numerically and experimentally analysed, also by using a 'virtual' measurement device on the moving train. Dynamic models of the entire system are thought to explain the phenomenon of polygonalisation of the wheels. It is expected that the interdisciplinary and fundamental research will result in physical explanations and subsequently will lead to technical developments which will guarantee long-lasting solutions.

• DFG Programme: Priority Programmes

Projects

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

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