Next Generation Train

Meilenstein

Bericht mit quantitativen Aussagen zum Geräuschniveau und Spektrum der NGT-Fahrwerke

AP 4201

Next

Genera

tion T

rain

Dokument: 2010-12-01 JMP Vorlage NGT

Meilensteinbericht SR.doc

Next Generation Train

Datum 17. Dezember 2013 Meilensteinbericht

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Institut für Systemdynamik und Regelungstechnik Dr.-Ing. J. Bals Münchner Straße 20 D-82234 Wessling-Oberpfaffenhofen, GERMANY Tel +49 (0)8153/28-2461 Fax +49 (0) 8153/28-1441 Dipl.-Ing. Ingo Kaiser Tel +49 (0)8153/28-2409 Fax +49 (0) 8153/28-1441

E-Mail Ingo.Kaiser@dlr.de

Titel Bericht mit quantitativen Aussagen zum Geräuschniveau und Spektrum der NGT-Fahrwerke

Thema MS Meilenstein

Schlüsselwörter NGT, Fahrwerk, Akustik, Kurvenquietschen

Zugänglichkeit DLR; NGT beteiligte Institute

Autor Ingo Kaiser

Mit Beiträgen von

Version Kommentar Datum

1.0 17.12.2014

Dateiname

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Zuletzt gespeichert am 17.12.2014

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Untersuchung der Akustik des NGT-Fahrwerks

Szenario: Kurvenquietschen

Dominierendes Geräusch in engen Bögen, z.B. Bahnhofsvorfeld

Bewohntes Gebiet Lärmbelästigung

Auftreten bei großen Anlaufwinkeln zwischen Rad und Schiene

Zweiachser mit großem Radstand besonders anfällig

Modell: Einzelnes Radpaar

Räder: flexible Körper

Gleis: Relativbewegung zwischen Schiene und Schwelle essentiell

Vorgabe des Schräglaufwinkels

Problemstellung

2

Vergleich von NGT und konventionellem Fahrzeug zeigt deutlich

kleinere Anlaufwinkel beim Bogenlauf

Führen die kleineren Anlaufwinkel zur Reduktion des

Kurvenquietschens und damit zu geringerer Lärmemission?

Untersuchung des akustischen Verhaltens

3

Finite-Elemente-

Modell des Rades Strukturdynamik-

Koeffizienten

, , ,… eM eK )( ik cΦ

Akustik-Postprocessing

SimSound

Mehrkörpermodell

des Fahrwerks

Zeitverläufe der

Modalkoordinaten )(teq

Geometrie der

Oberfläche ,

Eigenmoden )( Oik cΦiOc

Akustik des NGT-Fahrwerks: Modell des Fahrwerks

Modell: Einzelnes Radpaar

Räder: Flexible Körper

Gleis: Relativbewegung zwischen Schiene und Schwelle essentiell

Vorgabe des Schräglaufwinkels y

y

v0

Freilauf

des Rades

Spurkranz-

anlauf des

Rades

Eigenmoden des NGT-Rades

5

Eigenmoden des NGT-Rades

6

Eigenmoden des NGT-Rades

7

Torsionsmode:

Keine Normal-

Verformung

Akustisch

irrelevant

Eigenmoden des NGT-Rades

8

Eigenmoden des NGT-Rades

9

Torsionsmode:

Keine Normal-

Verformung

Akustisch

irrelevant

Eigenmoden des NGT-Rades

10

Kurvenquietschen

11

m=0.4, y=0.5°=8.73 mrad m=0.2, y=0. 2°=3.45 mrad

Einlauf- und Einschwingvorgang

Quietschen: Ausgeprägtes

hochfrequentes Geräusch

Niedriger Reibwert, kleiner Schräglaufwinkel Hoher Reibwert, großer Schräglaufwinkel

Akustisch irrelevanter Bereich:

Keine Abstrahlung für f<500 Hz

Kurvenquietschen

12

m=0.4, y=0.5°=8.73 mrad

y

v0

Freilauf des Rades

Quietschen

Spurkranzanlauf

des Rades

Kein Quietschen

Kurvenquietschen

13

m=0.4, y=0.5°=8.73 mrad

Kritische Eigenform

Einfluss von Schrägfahrwinkel und Reibwert

14

y=0.2°=3.45 mrad y=0.3°=5.24 mrad y=0.4°=6.98 mrad

Quietschen

für m0.3

m=0.2

m=0.3

m=0.4

Einfluss von Schrägfahrwinkel und Reibwert

15

y=0.2°=3.45 mrad y=0.3°=5.24 mrad y=0.4°=6.98 mrad y=0.5°=8.73 mrad

Quietschen für y0.3°=5.24 mrad

m=0.3

m=0.4

m=0.5

Vergleich mit Fahrzeugverhalten

16

Next Generation Train – TP 4000

[AP 4201: Rollgeräusch]

17

Ergebnis:

Analyse des akustischen Verhaltens mit SIMPACK und SimSound

(Postprocessing)

Simulation des Szenarios des Kurvenquietschens akustisch

hochgradig relevantes Phänomen, da sehr unangenehm

Kurvenquietschen tritt auf für

Schrägfahrwinkel y0.3°=5.24 mrad

Reibbeiwert m0.3

Vergleich mit Fahrsimulationen

Schrägfahrwinkel y5 mrad tritt bei Referenzfahrzeug im

Bogenlauf fast ständig auf

Schrägfahrwinkel y5 mrad tritt für NGT nur sehr kurzzeitig

auf, d.h. Kurvenquietschen wird weitgehend vermieden

Vorteil der radialen Einstellbarkeit der Fahrwerke