Fehlermöglichkeits-, Einfluss- und Kritikalitätsanalyse (FMECA)
Unsere Umsetzung
PROSE hat für VOGT die Brandschutzanalyse durchgeführt und die entsprechende Brandschutz-Materialliste erstellt. Des Weiteren wurden Inputdaten für die LCC-Analyse und die Fehlermöglichkeits-, Einfluss- und Kritikalitätsanalyse FMECA beschafft. Die Daten wurden in projektspezifischen Vorlagen eingetragen und die Analysen durchgeführt. Als Resultat wurden Dokumente gemäss Vorgabe des Endkunden erstellt.
Kundennutzen
PROSE hat für VOGT die Verantwortung übernommen korrekte Inputdaten für die verlangten Analysen Brandschutz, LCC und FMECA zu beschaffen sowie die Unterlagen in einer vom Endkunden Qualität zu erstellen. Dadurch konnte VOGT von Aufgaben entlastet werden, welche nicht direkt mit ihrem Kerngeschäft zusammenhängen.
Zusammenstellung und Aufbereitung der Parameter für die Modellierung und Simulation
Ermittlung des zu berücksichtigenden Bremsszenarios
Erstellung eines Mehrkörpersimulationsmodells (MKS-Modell) des zu untersuchenden Zahnrad-Tragwagens sowie der gekuppelten Zugkonfiguration
Durchführung und Auswertung der Simulation
Dokumentation in einem Nachweisbericht
Unsere Umsetzung
In einem ersten Schritt stellte PROSE auf Basis der Kundendaten sämtliche für die Modellierung und Simulation erforderlichen Parameter zusammen. Anschliessend wurde das Bremsszenario ermittelt und mit dem Kunden abgestimmt. PROSE erstellte das Mehrkörpersimulationsmodell (MKS-Modell) des Zahnrad-Tragwagens in der erforderlichen Modellierungstiefe. Das Gesamtmodell des Zugverbands beinhaltete nebst dem zu untersuchenden Tragwagen ein vereinfachtes MKS-Modell eines Flachwagens sowie das bereits vorhandene Modell einer HGe 4/4 II-Lokomotive. PROSE simulierte die betrieblich kritischsten Fälle und hielt die Resultate und Bewertung der Simulationen in einem Nachweisbericht zuhanden der Zulassungsbehörde fest.
Kundennutzen
Die Kundin erhielt einen Nachweisbericht für die Zulassungsdokumentation, welcher den rechnerischen Nachweis der Sicherheit gegen Entgleisen des Zahnrad-Tragwagens klar und verständlich dokumentiert. Auf Grundlage des Nachweises erhielt die Kundin die Zulassung für den Wagen.
Fahrzeugneuentwicklungen:
Machbarkeitsklärung, Risikoabsicherung (Ausfallzustände) und Unterstützung der Konzeptfindung durch rechnerische Nachweise
Fahrzeugzulassung:
Simulationsrechnung zum Nachweis der Fahrfähigkeit und für Unbedenklichkeitserklärung, Modellvalidierung, Simulationsrechnungen zur Erweiterung der Zulassungen, Simulationen für die Fahrzeugpreisbestimmung zum Verschleiß im Trassenpreis
Problemlösung im Betrieb:
Ursachenklärung nach Entgleisung, rechnerische Absicherung potenzieller Änderungen, Analyse auffälliger Verschleißphänomene, Spurführungsanalysen
Betriebliche Sonderzustände:
Schieben/Schleppen nicht betriebsfähiger Triebzüge, Nachschiebeversuche
Radsatz Torsionsschwingungen (Rollieren)
Sonderanwendungen wie Spurwechseldrehgestelle, Magnetbahn, Hängebahnen oder Monorails
Unsere Umsetzung
PROSE verfügt über langjährige Erfahrung in der dynamischen Simulation von Schienenfahrzeugen, erworben durch die laufdynamischen Analysen für die verschiedenen, eigenen Drehgestellentwicklungen und vielen Berechnungen für Hersteller und Betreiber. Dabei hat PROSE auch diverse innovative Entwicklungen und Forschungsvorhaben unterstützt. Aufgrund dieser Expertise ist PROSE der geeignete Partner für die Untersuchung anspruchsvoller Fragestellungen aus der Schienenfahrzeugdynamik. Durch Analysen und Simulationen hilft PROSE den Kunden, Schwachstellen frühzeitig zu erkennen, aufwendige Prüfreihen zu vermeiden und die Qualität der Produkte entscheidend zu verbessern.
PROSE deckt den gesamten Bereich in der Simulation von der Definition der Simulationsaufgabe und Systemgrenzen über Zusammenstellen der benötigten Modellparameter und Modellbildung bis zur effizienten Durchführung der Simulationen und Bewertung der Ergebnisse ab. Aufgrund der langjährigen Erfahrung ist PROSE in der Lage, schwer ermittelbare Parameter qualifiziert abzuschätzen und die für die jeweilige Fragestellung angemessene Modellierungstiefe zu wählen. Für die Simulationsrechnungen stehen u.a. das kommerzielle Softwaresystem SIMPACK sowie eigenentwickelte Spezialanwendungen zur Verfügung. Abhängig von den Kundenvorgaben führt PROSE Analysen konstruktionsbegleitend im eigenen Entwicklungsteam durch oder arbeitet direkt im Team des Kunden mit. PROSE bringt dabei fachübergreifendes Know-How auch in nicht-bahnspezifischen Problemstellungen mit ein.
Kundennutzen
Qualifizierte Simulationsrechnungen mindern das Entwicklungsrisiko oder helfen aufgetretene Probleme zu lösen. Neben einer qualifizierten Berechnung legt PROSE grossen Wert auf die für den Kunden erforderliche Interpretation und Darstellung der Ergebnisse inklusive Erläuterungen und gegebenenfalls zulassungsrelevanter Dokumentation. Im Weiteren übernimmt PROSE auch das Coaching von Simulationsprozessen und unterstützt Kunden als neutraler Berater. Aufgrund der großen Flexibilität kann PROSE sehr kurzfristig auf Kundenwünsche eingehen.
MKS-Berechnungen zur Sicherheit gegen Entgleisen in Gleisverwindungen in Anlehnung an die EN14363:2019.
Untersuchung in Überstellfahrtposition der Kräne ohne Hublast und in zwei verschiedenen Arbeitsstellungen mit Hublast.
Ermittlung von eventuellen Kranlastreserven.
Berichterstellung mit Bezug auf die EN14033-2:2017 Anhang H zur Vorlage an die technische Aufsichtsbehörde (TAB)
Unsere Umsetzung
PROSE erstellte ein MKS-Modell von dem Gleiskraftwagen und simulierte Fahrten durch kritische Bögen mit Überhöhung und maximaler Gleisverwindung unter Betrachtung der Vorgaben aus der EN14363 für das Fahrzeug während der Überstellfahrt und in zwei verschiedenen Arbeitsstellungen mit entsprechender Kranstellung und Hublast.
Kundennutzen
Mit den MKS-Simulationen konnte PROSE die Sicherheit gegen Entgleisen in Gleisverwindungen des Gleiskraftwagens rechnerisch nachweisen und vorhandene Reserven bei der Hublast in den beiden Arbeitsstellungen ermitteln. Des Weiteren finden die Ergebnisse im Zulassungsprozess Verwendung als Vorlage bei der technischen Aufsichtsbehörde (TAB).
Strukturfestigkeitsanalyse der Hauptstruktur einer RGM 2-24 Schleiffahrzeugkarosserie
Erstellung eines Mittelflächen-Finite-Elemente-Modells (FEM)
Definition von Lastfall und Randbedingungen
Interpretation des Simulationsergebnisses gemäß EN12663-2010
Erstellung eines Strukturfestigkeitsberichts
Vergleich der Ergebnisse nach zusätzlichen Normen (VDV-Schrift 152 10/2016 BoStrab & BS 7608:2014)
Unsere Umsetzung
L&S beauftragte PROSE mit dem Nachweis der Festigkeit der RGM-2-24 Hauptkarosseriestruktur nach EN 12663-1 mittels einer Finite-Elemente-Analyse (FEA). Wir erstellten ein 3D-Modell für die Berechnung, definierten zusammen mit L&S die Lastfälle, führten die Simulation durch, bewerteten die Ergebnisse und dokumentierten sie in einem Bericht. Wir unterstützten auch bei der Anpassung der Konstruktion, wo dies zur Erfüllung der EN 12663 erforderlich war.
Kundennutzen
Durch die Beauftragung von PROSE profitierte L&S von unserer umfangreichen Erfahrung in der Strukturfestigkeitsanalyse. Dies führte zu einer schnelleren und effizienteren Berechnung der Konstruktionsintegrität und zur Anpassung der Konstruktion, wenn dies erforderlich ist, um die strukturelle Integrität der Hauptstruktur des Wagenkastens von Schienenfahrzeugen zu gewährleisten.
Prüfung und Zusammenstellung der Modellierungsparameter
Prüfung der Implementierung der Randbedingungen in die Simulationsumgebung
Bewertung der Ergebnisse
Expertenunterstützung und Zugang zu führendem Branchenwissen
Wichtiger Unterstützer der Technologieentwicklung
Unsere Umsetzung
Traila bat PROSE um Unterstützung bei der Validierung ihrer Simulationskonzepte und Testszenarien unter Verwendung des Industriestandards SIMPACK. Darüber hinaus wurde PROSE gebeten, die Entgleisungssicherheits-analyse zu validieren, die für den erfolgreichen Betrieb einer Teststraßenbahn auf dem VBZ-Netz erforderlich ist. Traila entwickelte ein Matlab-basiertes Simulationsmodell mit Simscape MBD für Analysezwecke der Systemintegration, da zu diesem Zeitpunkt keine standardmäßigen und detaillierten Rad-Schiene-Kontaktmodelle für ihre Anwendung verfügbar waren. Traila investiert weiterhin in seine Simulations-fähigkeiten, um gezielt die Entwicklung der Traila Technologie zu unterstützen.
Kundennutzen
„Aufgrund der umfangreichen Erfahrung der Experten von PROSE mit der MBD-Modellierung von Schienenfahrzeugen konnte Traila den Nachweis der Entgleisungssicherheit schnell, effizient und erfolgreich durchführen“, so Dr. Tom Morris, CEO von Traila. „Außerdem reagierte PROSE schnell und bot Unterstützung, wenn wir sie brauchten.“
Zu folgenden Verbindungen wurden Klebenachweise auf Basis von FEM Berechnungen erarbeitet:
Wagenkasten-Struktur – Bugkabine
Bugkabine – Frontfenster
Bugkabine – Seitenfenster
Bugkabine – Rückspiegel
Bugkabine – Scheinwerfer
Bugkabine – Handgriff
PROSE erstellte die Festigkeitsnachweise und Klebezeichnungen der A1 Klebungen nach DIN 6701. Im Vorfeld wurden die Lasten nach EN 14067-5 festgelegt sowie die Lastfälle nach EN 12663 definiert. Danach wurden die relevanten Lastfälle ausgewertet und im Bericht dokumentiert.
Kundennutzen
Durch die Erfahrung und die Zertifizierung nach «DIN 6701, Kleben von Schienenfahrzeugen» von PROSE, konnte der Kunde das Nachweisdossier komplettieren und dadurch eine einwandfreie Wiederzulassung des Fahrzeug erlangen.
Strukturelle Festigkeitsanalyse des Lastkraftwagens SAMMS-t710.
Erstellung eines Mittelflächen-Finite-Elemente-Modells (FEM)
Definition von Lastfall und Randbedingungen
Interpretation des Simulationsergebnisses gemäß EN12663-2010
Erstellung eines Strukturfestigkeitsberichts
Unsere Umsetzung
L&S beauftragte PROSE mit dem Nachweis der Festigkeit der von ihr entworfenen SAMMS-t710-Modifikation nach EN 12663-1 mittels einer Finite-Elemente-Analyse (FEA). PROSE beurteilte die Konstruktionsänderung im Hinblick auf EN 15085-3:2010, erstellte dann ein 3D-Modell für die Berechnung, definierte zusammen mit L&S die Lastfälle, führte die Simulation durch, bewertete die Ergebnisse und dokumentierte sie in einem Bericht. Wir haben auch Unterstützung bei der Anpassung der Konstruktion geleistet, wo dies zur Erfüllung der EN 12663 erforderlich war.
Kundennutzen
Durch die Beauftragung von PROSE profitierte L&S von unserer umfangreichen Erfahrung in der Strukturfestigkeitsanalyse. Dies führte zu einer schnelleren und effizienteren Berechnung der Konstruktionsintegrität und zur Anpassung der Konstruktion an erforderlichen Stellen, um die strukturelle Integrität der Hauptstruktur des Wagenkastens des Schienenschleifwagens zu gewährleisten.
Die Beschaffung von Schienenfahrzeugen war noch nie so komplex wie heute, insbesondere für kleine und mittlere Betreiber. Die globale Marktkonsolidierung, schrumpfende Lieferantenpools und steigende technische Anforderungen bringen viele an ihre Grenzen.
Unser aktuelles PROSE White Paper zeigt Ihnen, wie Sie Risiken bei der Beschaffung kleiner Flotten minimieren können durch:
Gezielte Unterstützung durch Experten
Lebenszyklusorientierte Beschaffungsplanung
Langfristig abgestimmte Strategien für Schienenfahrzeuge
Mit konkreten Fallbeispielen wie der VDV-Tram-Train-Ausschreibung und der Zusammenarbeit mit MGB, RhB und zb
Kunde: Würzburger Straßenbahn GmbH, KÜNSTLER Bahntechnik GmbH, Deutschland
Projektaufgaben
Klärung der anzuwendenden Trassierung, Fahrgeschwindigkeiten und Rad/Schiene-Bedingungen
Aufsetzen von Mehrkörpersystem-(MKS)-Modellen des Gleises inklusive der Querschnitte der Zungenschiene sowie von drei Typen von Bestandsfahrzeugen
Durchführen von Variationsrechnungen und Extrahieren der auf Komponenten wie Streckengleis oder Zungenschienen wirkenden Lasten
Aufsetzen eines Finite-Elemente-Modells z.B. der Zungenschienen nebst umgebender Struktur
Rechnerische Bewertung der Ermüdungsfestigkeit unter Aufbringen der Lastannahmen aus der MKS-Simulation
Vorschläge zu konstruktiven Änderungen für eine erhöhte Festigkeit
Unsere Umsetzung
Dabei werden die spezifischen Bedingungen der WSB berücksichtigt, indem Mehrkörpersystem (MKS)-Simulationen für die drei Regelfahrzeugtypen der WSB in allen relevanten Fahrspielen vor dem Hbf sowie durch das Gleisdreieck „Sanderring“ durchgeführt werden. Aus den Ergebnissen der MKS-Simulationen werden Lastannahmen extrahiert. Zur Bewertung der Festigkeit wird ein Modell der Gleiskomponente und der umgebenden Tragstruktur nach der Finiten-Elemente-Methode (FEM) aufgebaut. Dazu werden die zugehörigen Rad/Schiene-Lasten aufgebracht, wie sie sich aus den MKS-Simulationen ergeben. Die Ermüdungsfestigkeit wird anhand der Amplitude der Spannungen bewertet. Auf Basis der FEM-Berechnung konnten konstruktive Änderungen zur weiter-en Steigerung der Ermüdungsfestigkeit vorgeschlagen werden.
Kundenutzen
Ein unmittelbarer Nutzen für die WSB besteht in einer Risikominimierung insbesondere in Bezug auf die Wahrscheinlichkeit auftretender Risse. Dies ist vor allem vor dem Hintergrund tendenziell zunehmender Radlasten neuer Straßenbahnfahrzeuge relevant, was mit einer zunehmenden Beanspruchung der Gleiskomponenten einhergeht. Ein weiterer Nutzen besteht darin, dass die Lastannahmen sowie der rechnerische Festigkeitsnachweis für künftige Ausschreibungen ähnlicher Gleisanlagen unter vergleichbaren Bedingungen wiedergenutzt werden können. Für zwei der drei Fahrzeuge konnte auf Simulationsmodelle aus vorherigen Projekten der WSB zurückgegriffen werden, die hier ohne erneuten Initialaufwand wieder genutzt werden konnten.
