Betriebslastmessung und bruchmechanische Beurteilung

Kunde: RAlpin AG, Schweiz

Projektaufgaben

• Betriebslastmessung
• Radsatzwellenberechnung
• FE-Rechnung
• Bruchmechanische Beurteilung

Unsere Umsetzung

Beim Kunden bestand der Bedarf für zwei bruchmechanische Untersuchungen. Einerseits sollte untersucht werden, wodurch Rissbildungen am Spurkranzrücken ausgelöst werden bzw. welche Faktoren zum Risswachstum beitragen. Andererseits bestand der Bedarf, das festgelegte Prüfintervall der Radsatzwellen rechnerisch zu untermauern. Als Grundlage für die bruchmechanischen Untersuchungen von PROSE sollen dazu reale Betriebslastdaten verwendet werden.

PROSE führte für die Erfassung der Betriebslasten auf den gefahrenen Strecken eine unbegleitete Messung durch. Dazu wurde ein Messsystem direkt auf einem Drehgestellrahmen installiert. Dieses erfasste über mehrere Tage mittels dazugehöriger GPS-Antenne die Position des Fahrzeug-verbundes sowie mit entsprechender Sensorik die Quer- und Vertikalbeschleunigung sowie die Rotationsgeschwindigkeit des Drehgestells. Die Messsignale wurden laufend über das Mobilfunknetz an eine zentrale Speichereinheit gesendet. Die so gemessenen realen Betriebslasten bildeten die Grundlage für die anschliessenden bruchmechanischen Untersuchungen.

Die Untersuchung der Radscheibenrisse erfolgte anhand von zwei beim Kunden verwendeten Radtypen. Die Belastung dieser Radtypen wurde mittels MKS-Simulation anhand der realen Belastungsdaten simuliert.

Zur bruchmechanischen Beurteilung der Radsatzwellen wurde in einem ersten Schritt, zur Orientierung und der Beurteilung der allgemeinen Auslastung der Radsatzwelle, eine Radsatz-wellenberechnung nach EN13103-1 durchgeführt. In einem zweiten Schritt wurden an den kritischen Wellenpositionen (Positionen mit den höchsten Biegespannungen) zyklische Rissfortschrittsberechnungen durchgeführt.

Kundennutzen

Unsere bruchmechanischen Untersuchungen bestätigten, dass die Risse in den Radscheiben nicht durch das Bremsverhalten oder den Kontakt mit dem Radlenker verursacht wurden. Als mögliche Ursache für den Rissfortschritt konnten Eigenspannungen identifiziert werden. Die bruchmechanische Bewertung der Radsatzwelle bestätigte allerdings auch, dass das bestehende Prüfintervall ausreichende Sicherheit bietet.

Die neutrale und unabhängige Position sowie das tiefe technische Verständnis von PROSE gaben dem Kunden eine solide Ausgangsbasis für weitere Untersuchungen. Durch die Verwendung von Daten aus betrieblichen Belastungsmessungen konnte die Untersuchung auf die realen Betriebsbedingungen abstimmt werden, was die Qualität der Ergebnisse verbesserte und das Vertrauen des Kunden in die Erkenntnisse erhöhte. Dank des einzigartigen Fachwissens im Bereich der Bahntechnik und der umfassenden Erfahrung mit rollendem Material liefert PROSE eine massgeschneiderte, unvoreingenommene Analyse, die eine effektive Entscheidungsfindung und ein langfristiges Asset Management unterstützt.