Structural Dynamics Unit

Bei der dynamischen Bewertung von Eisenbahnbrücken hat besonders im Bereich der Resonanz die Fahrzeug-Brücken-Interaktion einen Einfluss auf die Schwingungsantwort. Für die Anwendung einer vereinfachten dynamischen Strukturanalyse wird das Fahrzeug als eine Reihe von bewegten Lasten betrachtet und mit einer sogenannten Zusatzdämpfung werden die positiven Effekte der Fahrzeug-Brücken-Interaktion berücksichtigt. Die Annahme für die Zusatzdämpfung basiert auf Berechnungen mit zweidimensionalen Mehrkörpermodellen.

Da die Überführung der Zugeigenschaften in ein zweidimensionales Mehrkörpermodell auf Vereinfachungen basiert, sind die Eigenschaften der fahrzeugspezifischen Berechnungsparameter für reale Fahrzeuge mit großer Sorgfalt zu definieren. Hierfür ist eine Einarbeitung in die Grundlagen der Fahrzeugtechnik und der unterschiedlichen Drehgestelltypen von konventionellen Zügen und Gelenkzügen notwendig. Anhand der Fahrzeugkenngrößen realer Fahrzeuge werden die Drehgestelleigenschaften sowie Feder- und Dämpferelemente auf Primär- und Sekundärebene verglichen und die ein Vergleich der Modellierung zur Realität hergestellt.

Bei der dynamischen Bewertung von Eisenbahnbrücken hat besonders im Bereich der Resonanz die Fahrzeug-Brücken-Interaktion einen Einfluss auf die Schwingungsantwort. Für die Anwendung einer vereinfachten dynamischen Strukturanalyse wird das Fahrzeug als eine Reihe von bewegten Lasten betrachtet und mit einer sogenannten Zusatzdämpfung werden die positiven Effekte der Fahrzeug-Brücken-Interaktion berücksichtigt. Die Annahme für die Zusatzdämpfung basiert auf Berechnungen mit zweidimensionalen Mehrkörpermodellen.

Da die Überführung der Zugeigenschaften in ein zweidimensionales Mehrkörpermodell auf Vereinfachungen basiert, sind die Eigenschaften der fahrzeugspezifischen Berechnungsparameter für reale Fahrzeuge mit großer Sorgfalt zu definieren. Diese Informationen stehen in der Regel nicht öffentlich zur Verfügung und basieren außerdem auf Werten der Feder und Dämpfer im isolierten Zustand, weshalb die Annahmen für die Modellierung nicht zwingend der Realität entsprechen. Zur weiteren Untersuchung der Feder- und Dämpferelemente auf Primär- und Sekundärebene soll eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt werden, um die Auswirkungen dieser Modellelemente auf die Interaktionseffekte zu beurteilen.

Für die dynamische Beurteilung von Brücken existiert derzeit ein Hochgeschwindigkeitslastmodell bestehend aus 10 fiktiven Modellzügen (HSLM-A), welches allerdings nicht alle verkehrenden Züge abdeckt.

Im Rahmen eines abgeschlossenen Forschungsprojekts wurde mithilfe der dynamischen Zugsignatur eine Umhüllende von über 3.000 derzeit verkehrenden Personenzügen gebildet, welche somit als Grundlage für ein neues Lastmodell dient.

Mithilfe einer Optimierung wird diese Umhüllende mit einer geringen Anzahl fiktiver Modellzüge repräsentiert.

Für die dynamische Beurteilung von Brücken existiert derzeit ein Hochgeschwindigkeitslastmodell bestehend aus 10 fiktiven Modellzügen (HSLM-A), welches allerdings nicht alle verkehrenden Züge abdeckt.

Im Rahmen eines abgeschlossenen Forschungsprojekts wurde mithilfe der dynamischen Zugsignatur eine Umhüllende von über 3.000 derzeit verkehrenden Personenzügen gebildet, welche somit als Grundlage für ein neues Lastmodell dient.

Mithilfe einer Optimierung wird diese Umhüllende mit einer geringen Anzahl fiktiver Modellzüge repräsentiert.

Bei der dynamischen Analyse von Eisenbahnbrücken für Hochgeschwindigkeitsverkehr werden die Radsatzlasten in der Regel sehr vereinfacht, als eine Reihe von bewegten Einzellasten betrachtet. Dieser Ansatz erweist sich jedoch in vielen Fällen als zu konservativ, die so ermittelten Strukturantworten werden in der Regel überschätzt. Um diesem Effekt entgegenzuwirken, wurde in den Normen und Regelwerken ein Ansatz zur Lastverteilung in Längsrichtung eingeführt. Dieser entspricht in etwa einer Aufteilung jeder Achslast auf drei Schwellen, jeweils als Einzel-lasten. In der Realität liegt allerdings eine Teilflächenlast vor. Diese kann durch eine Fourier-Reihe erfasst werden.