FFG Success Story: Meterspurbahnen

Verbesserte Fahrzeug-Fahrweg Interaktion im Bereich Meterspurbahn

(FFI Opt)

In diesem COMET-K2-Projekt wurde eine simulationsbasierte Methode zur Analyse der Fahrzeug-Fahrweg-Interaktion in Meterspurbahnsystemen entwickelt. Durch die Kopplung von Fahrdynamik-, Strukturmechanik- und tribologischen Modellen können Verschleiß- und Schallphänomene unter realistischen Betriebsbedingungen bewertet werden. Dies ermöglicht eine gezielte Optimierung von Instandhaltungs- und Betriebsstrategien.

Meterspurbahnen zeichnen sich durch enge Bögen, große Steigungen und spezifische Rad-Schiene-Kontakt aus. Diese Eigenschaften führen zu erhöhtem Verschleiß, höheren Schallemissionen, insbesondere Kurvenkreischen, sowie einem gesteigerten Instandhaltungsaufwand. Lösungen, die für Normalspursysteme entwickelt wurden, sind aufgrund dieser besonderen Randbedingungen nur eingeschränkt übertragbar.

Ausgangslage

Die Arbeit wurde in enger Zusammenarbeit zwischen Virtual Vehicle Research GmbH, RAILplus AG, Stadler Bussnang AG, voestalpine Railway Systems GmbH und Lucchini RS S.p.A. durchgeführt. Ziel war es, die Wechselwirkung zwischen Reibung (Einfluss von Friction Management), Verschleiß und Kurvenkreischen in einer Modellierungsumgebung abzubilden.

Der Modellierungsansatz umfasste:

Mehrkörpersimulationen zur Analyse der Fahrdynamik
Finite-Elemente-Modelle für die Strukturmechanik
Tribologische Modelle für das Reibungsverhalten
Akustische Modelle zur Vorhersage von Lärm

Die Simulationen wurden durch umfangreiche Labor- und Messkampagnen validiert, darunter akustische Messungen, struktur-dynamische Untersuchungen sowie Verschleißanalysen. Dadurch konnten sichergestellt werden, dass relevante Betriebsbedingungen mit hoher physikalischer Genauigkeit abgebildet werden.

Impulshammermessung zur Analyse des dynamischen Verhaltens des Fahrwegs
© VIRTUAL VEHICLE

Ergebnisse und Anwendungen

Der validierte Simulationsansatz ermöglicht:

Optimierung von Reibungsmanagementstrategien
Bewertung von Fahrzeug- und Infrastrukturdesignparametern hinsichtlich Verschleiß- und Lärmphänomene
Vorhersage von Verschleißentwicklungen als Basis für die Planung des Instandhaltungsbedarfs
Analyse von Kurvenkreischen und Bewertung von Gegenmaßnahmen

Diese Fähigkeiten schaffen eine fundierte Grundlage für Entscheidungen in Betrieb, Planung und Engineering. Maßnahmen können bereits virtuell bewertet werden, bevor sie umgesetzt werden, wodurch sowohl technische Risiken als auch Lebenszykluskosten reduziert werden.

Auswirkungen

Ökologische und gesellschaftliche Auswirkungen:

Reduktion von Schallemissionen, insbesondere in engen Bögen
Verringerung von Materialverschleiß und Ressourcenverbrauch

Wissenschaftliche und strukturelle Auswirkungen:

Weiterentwicklung von Multi-Physik-Simulationsmethoden im Bahnbereich
Vertieftes Systemverständnis für Meterspurbahnen
Reduzierung von Instandhaltungsaufwand
Stärkere Zusammenarbeit zwischen Forschung und Industrie

Fazit

Das Projekt zeigt, wie integrierte Simulationsmethoden komplexe Wechselwirkungen in Meterspurbahnsystemen quantifizierbar und beherrschbar machen können. Dadurch entsteht eine robuste Grundlage für einen effizienteren, wirtschaftlicheren und nachhaltigeren Bahnbetrieb sowie fundierte Entscheidungsprozesse.

Projektkoordination (Story)

Eva Stimpfl, B.Sc. M.A
Innovation & Project Manager
Virtual Vehicle Research GmbH

T: +43 (0) 664 785 16905
eva.stimpfl@v2c2.at

Virtual Vehicle Research GmbH

Inffeldgasse 21A
8010 Graz
T +43 316 873 9001
office@v2c2.at
www.virtual-vehicle.at

Projekt Partner

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This success story was provided by the consortium leader and by the mentioned project partners for the purpose of being published. FFI Opt Meterspur is a COMET Project within the COMET – Competence Centers for Excellent Technologies Programme and funded by BMIMI, BMWET, das Land Steiermark and Steirische Wirtschaftsförderung (SFG).

The COMET Programme is managed by FFG. Further information on COMET: www.ffg.at/comet

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