iceWEAR - Radverschleiß von Lokomotiven unter extremen Winterbedingungen
Inhaltsverzeichnis
| Projektname | iceWEAR - Radverschleiß von Lokomotiven unter extremen Winterbedingungen |
| Bearbeiter | Dipl.-Ing. Sten Urban |
| Zielstellung | Erforschung der verschleißtreibenden Vorgänge im Rad-Schiene Kontakt unter Winterbedingungen und Entwicklung eines Ansatzes für die Simulation und experimentelle Untersuchungen |
| Laufzeit | 01/2012-06/2016 |
| Förderer | BOMBARDIER TRANSPORTATION, Deutschland und Schweiz |
Kurze Beschreibung
Ein wichtiger Faktor für die Wirtschaftlichkeit eines Schienentriebfahrzeugs ist neben dem Energieverbrauch und der Zugkraftausnutzung die Reprofilierungsrate der Räder. Speziell bei Lokomotiven im Güterverkehr mit hohen Zuglasten pro Rad wird in der Praxis unter extremen Winterbedingungen ein signifikant erhöhter Radverschleiß beobachtet. Dabei steht als Schädigung der Abrieb im Vordergrund, der bei Kontaktbedingungen wie z.B. unterschiedlichen Temperaturen der Kontaktpartner und verschiedenartigen Eisphasen in der Kontaktzone entsteht. Unter solchen Bedingungen stand in den vergangenen Jahren vor allem das Ermüden der Radoberflächen (Rolling Contact Fatigue (RCF)) im Fokus der Forschung. Bei der vorliegenden Problemstellung erreicht jedoch der Radabrieb eine Größenordnung, bei der das Material bereits abgetragen ist, bevor es ermüden kann. Umgekehrt steigert unter extremen Winterbedingungen das Absenken der Abriebsrate auf ein zu geringes Niveau die Gefahr für RCF Fehler erheblich.
Abbildung 1: Vorgänge im Rad-Schiene Kontakt bei Winterbedingungen
Um wirtschaftliche Zielstellungen zu erreichen, wird somit ein Kompromiss zwischen Radabrieb und RCF angestrebt. Dazu sind genaue Kenntnisse über die lokalen Kontaktbedingungen und Vorgänge innerhalb des Rad-Schiene-Kontakts nötig. Im Rahmen des Projektes iceWEAR sollen Thesen für die verschleißtreibenden Vorgänge aufgestellt und ein Ansatz für eine Simulation gefunden werden, welche den Normal- und Tangentialkontakt, das Temperaturfeld und die Fluidstrukturinteraktion zwischen Rad und Schiene bei starker Kälte, Schnee und Eis abbilden kann.
Veröffentlichungen
- Sten Urban, Alexander Heghmanns, Michael Beitelschmidt: „Realistic Estimation of the Wheel Wear of Railway Traction Vehicles”, SIMPACK User Meeting 2014, October 08-09, 2014, Augsburg
- Sten Urban, Michael Beitelschmidt: “Simulation of ice under mechanical and thermal load”, PAMM-Proceedings of Applied Mathematics and Mechanics, Vol. 15, November 2015, Accepted
- Sten Urban, Bernhard Peters, Michael Beitelschmidt: “Simulation approach for wheel wear of locomotives under winter conditions”, IAVSD – 24th International Symposium on Dynamics of Vehicles on Road and Tracks, Graz/Austria, August 17-21, 2015, Abstract Accepted