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Forschungsstelle
BAV
Projektnummer
FABI 2015.04
Projekttitel
Entwicklung eines Simulationsmodells zur Auslegung lärmarmer Gleiskonstruktionen

Texte zu diesem Projekt

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Schlüsselwörter
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Kurzbeschreibung
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Projektziele
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Publikationen / Ergebnisse
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Erfasste Texte


KategorieText
Schlüsselwörter
(Deutsch)
Lärmbekämpfung, Lärmsanierung der Eisenbahn, Infrastruktur, Rollgeräusch, Berechnungsmodell
Kurzbeschreibung
(Deutsch)
Mit der Umrüstung der Schweizer Güterwagenflotte mit Verbundstoffbremssohlen und der Festlegung von Emissionsgrenzwerten für bestehende Güterwagen ab 2020 sind fahrzeugseitig bedeutende Massnahmen zur Reduzierung der Lärmemissionen vorgenommen worden. Der Einfluss der Infrastruktur auf das Rollgeräusch der Eisenbahnen nimmt mit diesen Massnahmen zu. Vorhandene Messresultate und das theoretische Verständnis lassen vermuten, dass der Einfluss der Infrastruktur nicht nur durch den Betrieb (Achslast, Geschwindigkeit, Fahrzeugtyp, Traktion/Bremsen) sondern auch durch dessen Konstruktion (Bogenradius, Schwellentyp, Schienenbefestigung, Zwischenlage) und allenfalls den Untergrund (Aufbau, Steifigkeit) beeinflusst werden.

Das Ziel des Auftrages besteht darin, ein Modell zu entwickeln, mit welchem die Schallentstehung und Abstrahlung des Rollgeräusches von Eisenbahnen, ausgehend von einer physikalisch korrekten Beschreibung der Phänomene, modelliert werden kann. Das Modell soll dabei die Teilsysteme Fahrzeug (Drehgestell und Wagenkasten) und Oberbau (Schiene, Schwelle, Schotter inkl. Zwischenlagen) einbeziehen. Neben der Rollgeräuschsimulation auf gerader Strecke soll das Modell auch dahingehend konzipiert werden, Kurvenfahrten (ohne Kurvenkreischen) sowie transiente Ereignisse wie Weichen oder Schienenstösse abzubilden.
Projektziele
(Deutsch)

Entwicklung eines Modells, mit welchem die Schallentstehung und Abstrahlung des Rollgeräusches von Eisenbahnen, ausgehend von einer physikalisch korrekten Beschreibung der Phänomene, modelliert werden kann. Das Modell soll dabei die Teilsysteme Fahrzeug (Drehgestell und Wagenkasten) und Infrastruktur (Schiene, Schwelle, Schotter inkl. Zwischenlagen) einbeziehen.

Neben der Rollgeräuschsimulation auf gerader Strecke soll das Modell auch dahingehend konzipiert werden, Kurvenfahrten (ohne Kurvenkreischen) sowie transiente Ereignisse wie Weichen oder Schienenstösse abzubilden.

Das Modell wird zusätzlich in einen Programmcode basierend auf kommerziellen Softwarepaketen übersetzt (Entwicklungstool). Das Entwicklungstool dient zur Validierung des Modells und zur Entwicklung neuer Oberbaukonstruktionen.
Publikationen / Ergebnisse
(Deutsch)
Im Rahmen des Entwicklungsprojektes konnte die Modellierungskette erfolgreich geschlossen werden und es konnte gezeigt werden, dass auf dieser Basis die auftretenden Kräfte, die daraus entstehenden Strukturschwingungen sowie der schlussendlich abgestrahlte Luftschall ganzer Zugvorbeifahrten zeitlich und spektral fein aufgelöst simuliert werden können.

Dank umfangreichen Messungen zum einen auf dem Schienenweg-Prüfstand der TU München und zum anderen an einem Streckenabschnitt bei Rothenthurm, Kanton Schwyz, konnten zudem mehrere Teilmodelle validiert werden. Eine abschliessende Validierung des Gesamtmodelles steht allerdings noch aus. Dies, sowie eine weitergehende Optimierung der Teilmodelle, namentlich in Bezug auf die Nachbildung der Dämpfungseigenschaften, sollte in einem Nachfolgeprojekt erfolgen. Ebenso sollte eine Datenbank mit Materialeigenschaften und komponentenspezifischen Modellen aufgebaut werden. Auf dieser Basis kann im Anschluss ein Variantenstudium erfolgen, welches eine aus lärmtechnischer Sicht optimale Kombination bestehender Komponenten bezweckt, unter Berücksichtigung weiterer Eigenschaften wie Lagestabilität, Verschleiss oder Erschütterungen.
Zugehörige Dokumente