Detektieren von punktuellen Instabilitäten anhand typischer Rad-Schiene-Kräfte (EPIB 2)
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen des Verbundprojektes EPIB wurde das Phänomen der punktuellen Instabilitäten im Schotteroberbau hinsichtlich Charakteristiken der punktuellen Instabilitäten und Systemverhalten des Gleises bei Zugüberfahren untersucht und ein Ansatz zur Früherkennung von punktuellen Instabilitäten entwickelt. Die kontinuierliche und enge Zusammenarbeit und der Austausch der beteiligten Universitäten ermöglichte es disziplinübergreifende Ansätze zu verfolgen und tiefergehende Erkenntnisse zu gewinnen. Im hier vorgestellten Teilprojekt EPIB 2 konnten geeignete Messstellen identifiziert werden, um die Phänomenologie eines Gleises mit punktuellen Instabilitäten zu untersuchen. Es wurden Messkampagnen durchgeführt, die zur Kalibrierung und Validierung der numerischen Modelle dienten. Außerdem konnten die von Stützpunkt zu Stützpunkt schwankenden Steifigkeiten unter Zuhilfenahme eines Finite Elemente Modells bestimmt werden. In Zusammenarbeit mit dem Teilprojekt EPIB 1.2 konnten iterative Modellierungs- und Simulationsabläufe etabliert werden, die in Verbindung die gekoppelte Interaktion zwischen Fahrzeug, Fahrweg und Untergrund abbilden. Hierbei lag im vorgestellten Teilprojekt EPIB 2 der Schwerpunkt auf der Interaktion zwischen Fahrzeug, Gleis und Schotter mittels Mehrkörpersimulation, während im Teilprojekt EPIB 1.2 schwerpunktmäßig die Schotter- und Untergrundreaktion mittels bodendynamischer Modelle abgebildet wurde. Damit kann das komplexe Systemverhalten für sich entwickelnde punktuelle Instabilitäten untersucht werden. Derartige Performance Funktionen können zur Festlegung der Wartungsmaßnahmen und deren Intervalle herangezogen werden. Unter Nutzung von im Teilprojekt EPIB 1.1 ausgewerteten Verläufen der belasteten Gleislage im Bereich von 25 real existierenden punktuellen Instabilitäten zu vielfältigen Zeitpunkten konnte im hier vorliegenden Teilprojekt EPIB 2 mit Hilfe eines Mehrkörpersimulationsmodells ein großer Datenpool an Achslagerbeschleunigungen erzeugt werden. Aufbauend auf diesem Datenpool konnten im Teilprojekt EPIB 1.1 Früherkennungsalgorithmen zur Detektion von punktuellen Instabilitäten trainiert und getestet werden. So kann das kontinuierliche Monitoring von Eisenbahnstrecken mittels an Regelzügen montierten Achslagerbeschleunigungssensoren um die frühzeitige Detektion von punktuellen Instabilitäten erweitert werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Frühzeitige Detektion von punktuellen Instabilitäten am Bahnkörper. In: EI – Der Eisenbahningenieur, 12/2018
Lillin, Norbert; Rapp, Sebastian; Freudenstein, Stephan; Martin, Ullrich; Moormann, Christian
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Investigation of track stiffness quality based on rail foot bending strain utilizing structure optimization methods. Proceedings of 7th Transport Research Arena TRA 2018, April 16-19, 2018, Vienna, Austria
Chen, Kangle; Lechner, Bernhard; Freudenstein, Stephan
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Numerical investigation on the appearance of mud spots due to fouled ballast. The 5th International Conference on Railway Technology, RAILWAYS 2021, Mallorca, Spain, 2021
Mitlmeier, Felix; Kotter, Fabian; Moormann, Christian; Lillin, Norbert; Freudenstein, Stephan
