Beschreibung
Mit der Renaissance des Schienenverkehrs hat das Spezialgebiet "Schienenfahrzeugdynamik" an Bedeutung gewonnen. Auf entsprechendes Interesse wird das erste Buch im deutschsprachigen Raum stoßen, das hier seinen Schwerpunkt hat. Obwohl es auf der Vorlesung "Schienenfahrzeugdynamik" an der TU Berlin basiert und Vorkenntnisse bezüglich Mechanik, Schwingungslehre und angewandter Mathematik voraussetzt, spricht es auch den Praktiker an. Das Buch behandelt die Vertikaldynamik bis hin zu Komfortbetrachtungen und die Lateraldynamik so weit, daß dem Leser ein Verständnis der Stabilität von Schienenfahrzeugen möglich ist. Den Vorgängen im Kontakt Rad/Schiene wird besondere Aufmerksamkeit gewidmet. Es enthält die jüngsten Erkenntnisse aus Forschung und Bahnpraxis. Die Autoren gehen detailliert auf die spezielle Terminologie der Schienenfahrzeugdynamik und benachbarter Fachgebiete ein.
Autorenportrait
Inhaltsangabe1. Einleitung.- 1.1 Grundlegende Aufgaben des Rad/Schiene-Systems.- 1.2 Bedeutung der Dynamik für den Betrieb von Schienenfahrzeugen.- 1.3 Zur Geschichte der bahntechnischen Forschung seit 1800.- 1.3.1 Von 1800 bis 1945.- 1.3.2 Neuanfang nach 1945: Japan und Frankreich.- 1.3.3 Forschung und Entwicklung in Deutschland zur Überwindung der "Grenzen des Rad/Schiene-Systems".- 1.4 Bahntechnische Industrie in Europa.- 1.5 Übersicht über das Buch.- 1.5.1 Einteilung in Gruppen.- 1.5.2 Vertikalschwingungen und Lateralschwingungen.- 1.5.3 Bogenlauf.- 1.5.4 Frequenzbereichsrechnung und Zeitbereichsrechnung.- 2. Modellierung von Fahrzeug, Gleis und Anregung.- 2.1 Vorüberlegungen und Koordinatensysteme.- 2.2 Fahrzeugmodellierung.- 2.2.1 Laufwerkskonstruktionen, Radsatzfesselungen und Drehgestellführungen.- 2.2.2 Mechanisches Modell des Fahrzeugs. Verbindungselemente.- 2.2.3 Elastische Wagenkästen.- 2.3 Modellierung des Gleises und der Anregung.- 2.3.1 Gleismodellierung.- 2.3.2 Modellierung der Anregung.- 3. Modellierung des Rad/Schiene-Kontaktes.- 3.1 Profilgeometrie.- 3.2 Kinematik des Kontakts von Rad und Schiene.- 3.2.1 Kinematik des Kontakts bei konischen Profilen und Kreisprofilen.- 3.2.2 Kontaktkinematik bei beliebigen Profilen.- 3.2.3 Zur Ermittlung der äquivalenten Berührkenngrößen mit der Methode der Quasilinearisierung.- 3.2.4 Umrechnung in äquivalente Kreisprofile.- 3.2.5 Linearisierte Kontaktkinematik mit Gleislagefehlern.- 3.2.6 Schlupfberechnung.- 3.3 Normalkontaktmechanik.- 3.3.1 Überblick zur Kontaktspannungsberechnung.- 3.3.2 Annahmen zum Normalkontaktproblem.- 3.3.3 Nichtelliptische Kontaktflächen.- 3.3.4 Behandlung des Normalkontaktproblems nach Hertz.- 3.3.5 Kugelkontakt oder Punktkontakt (point contact).- 3.3.6 Ellipsoidkontakt.- 3.3.7 Walzenkontakt, Linienkontakt.- 3.3.8 Linearisiertes Ersatzmodell.- 3.4 Tangentialkontaktmechanik.- 3.4.1 Einführung in das Tangentialkontaktproblem.- 3.4.2 Analytische Lösung für Walzenkontakt (Linienkontakt).- 3.4.3 Kalkers Theorie des Rollkontakts für Ellipsoidkontakt.- 3.4.4 Näherungslösung nach Vermeulen-Johnson und ShenHedrick-Elkins.- 3.4.5 Vereinfachte Theorie des rollenden Kontaktes [107].- 3.4.6 Anpassung der Theorie an die Praxis.- 4. Vertikaldynamik. Bewegungsgleichungen und freie Schwingungen.- 4.1 Bezeichnungen und Annahmen.- 4.2 Bewegungsdifferentialgleichungen mit Impuls und Drallsatz.- 4.2.1 Verschiebungsfreiheitsgrade beim Zweiachser.- 4.2.2 Zwangsbedingungen.- 4.2.3 Kräfte in den Feder- und Dämpferelementen.- 4.2.4 Freischneiden der Einzelmassen.- 4.2.5 Impuls- und Drallsatz zum Aufstellen des Gleichungssystems.- 4.2.6 Elimination der Zwangskräfte. Endgültiges Gleichungssystem.- 4.3 Prinzip der virtuellen Verrückungen für Starrkörpersysteme.- 4.3.1 Vorbemerkungen.- 4.3.2 Formulierung des Prinzips der virtuellen Verrückungen.- 4.3.3 Einbau kinematischer Zwangsbedingungen. Beispiel Fahrzeug.- 4.4 Aufstellen der Bewegungsgleichungen mit dem Prinzip.- 4.4.1 Verschiebungsvektor mit den Freiheitsgraden des freigeschnittenen Systems.- 4.4.2 Zusammenhang zwischen Federdehnungen und Systemverschiebungen.- 4.4.3 Angabe der Federgesetze und Formulierung der virtuellen Formänderungsenergie.- 4.4.4 Angabe der Massenmatrix und Formulierung der virtuellen Arbeit der Massenträgheitskräfte.- 4.4.5 Äußere Belastungen und Zwangskräfte.- 4.4.6 System von Bewegungsdifferentialgleichungen des freien Systems. Einführung von Zwangsbedingungen.- 4.5 Bewegungsgleichungen für elastische Wagenkästen.- 4.6 Lösung für freie Schwingungen.- 4.7 Übungsaufgaben zu Kapitel 4.- 4.7.1 Zwangskräfte bei Erfüllung der Zwangsbedingungen.- 4.7.2 Gültigkeit der Rollbedingung.- 5. Erzwungene Vertikalschwingungen, Frequenzbereichslösung.- 5.1 Komplexe Schreibweise.- 5.2 Vertikalschwingungen beim Abrollen über ein Cosinusgleis.- 5.2.1 Gleislagefehler und Fußpunktanregung.- 5.2.2 Lösung für die Tauchbewegung.- 5.2.3 Interpretation der Lösung.- 5.3 Fahrzeug auf allgemein periodischem Gleis.- 5.4 Lösung für ein Fahrze
