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2024 | Buch

Definition und Einordnung des Lehrgebietes Kapitel lesen Erstes Kapitel lesen

Fahrdynamik der Schienenfahrzeuge

Grundlagen der Leistungsauslegung sowie der Energiebedarfs- und Fahrzeitberechnung

verfasst von: Martin Kache

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik"

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Über dieses Buch

Das Buch stellt anschaulich und aktuell fahrdynamische Zusammenhänge dar. Es beschreibt deren Bewegungsverhalten in Längsrichtung und den damit verbundenen Leistungs-, Energie- und Zeitbedarf. Fahrdynamische Fragestellungen sind eng mit der Auslegung von Antriebs- und Bremsanlagen von Fahrzeugen sowie der Formgebung der Fahrzeuge und Fragen der Aerodynamik verbunden. Das Buch liefert Kenntnisse über fahrdynamische Grundlagen und hilft dabei, sich in dem komplexen Gebiet der Fahrdynamik des Schienenverkehrs zurecht zu finden. Anhand zahlreicher Verständnisfragen und Rechenaufgaben am Ende eines jeden Kapitels kann das erlernte Wissen vertieft werden.

Zusatzmaterialien mit Hintergrundwissen und fahrdynamischen Daten sowie Lösungen zu den Rechenaufgaben sind auf der Verlagshomepage über einen Link beim jeweiligen Kapitel abrufbar.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter
Kapitel 1. Definition und Einordnung des Lehrgebietes
Zusammenfassung
Die Fahrdynamik ist die Lehre von der Bewegung von Landfahrzeugen entlang ihres Fahrweges und der sie verursachenden Kräfte. Ziel fahrdynamischer Berechnungen ist in der Regel die Ermittlung erforderlicher Kräfte, Leistungen und Fahrzeiten sowie des Energiebedarfes. Das Kapitel definiert die Fachdisziplin „Fahrdynamik“, grenzt sie von anderen Lehrgebieten ab und stellt Bezüge zu den angrenzenden Teilgebieten der Eisenbahntechnik und Technischen Mechanik her.
Martin Kache
Kapitel 2. Grundlagen der Fahrdynamik
Zusammenfassung
Für fahrdynamische Berechnungen ist die Kenntnis der während der Fahrt auf die Fahrzeuge wirkenden Längskräfte nötig. Die relevanten Kategorien der Kräfte werden nacheinander definiert und anhand ihrer Abhängigkeiten charakterisiert. Die Fahrdynamische Grundgleichung wird abgeleitet und die Bedeutung des fahrdynamischen Massenfaktors mit seinen verschiedenen Abhängigkeiten erläutert.
Martin Kache
Kapitel 3. Fahrwiderstandskräfte
Zusammenfassung
Das Kapitel widmet sich den Fahrwiderstandskräften, die bei der Fahrt von Schienenfahrzeugen überwunden werden müssen. Sowohl Fahrzeug- als auch Streckenwiderstandskräfte werden hinsichtlich der Mechanismen ihrer Entstehung analysiert und es werden Berechnungsansätze zur quantitativen Abschätzung der Widerstandskräfte vorgestellt. Die Zusatzmaterialien zu Kapitel 3 enthalten ein umfangreiches Formelwerk zu empirischen Fahrzeugwiderstandsgleichungen.
Martin Kache
Kapitel 4. Antriebskräfte
Zusammenfassung
Um die in Kapitel 3 vorgestellten Fahrwiderstandskräfte zu überwinden und ggf. eine Beschleunigung der Fahrzeuge zu erreichen, müssen Antriebskräfte von ausreichender Größe erzeugt werden. Ausgehend vom idealen Zugkraft-Geschwindigkeits-Diagramm wird in diesem Kapitel erläutert, welche physikalischen und technischen Grenzen der Zugkrafterzeugung bei Triebfahrzeugen gesetzt werden und wie die Zugkraftcharakteristik von der Antriebskonfiguration abhängig ist. Die Zusatzmaterialien zu diesem Kapitel enthalten eine umfangreiche Sammlung von Zugkraft-Geschwindigkeits-Diagrammen und fahrdynamisch relevanter Daten europäischer Triebfahrzeuge.
Martin Kache
Kapitel 5. Fahrdynamische Charakteristiken
Zusammenfassung
Aus der Kenntnis der Zugkraftcharakteristika und den Fahrwiderständen lassen sich fahrdynamische Charakteristiken ableiten, die Auskunft über die Leistungsfähigkeit der Triebfahrzeuge geben. Dies umfasst unter anderem Diagramme zur Einschätzung des Beschleunigungs-, Steig- und Schleppvermögens angetriebener Schienenfahrzeuge. Zudem wird eine kurze Einführung in die Grundsätze der Grenzlastberechnung, wie sie in Deutschland üblich ist, gegeben.
Martin Kache
Kapitel 6. Triebfahrzeugauslegung auf fahrdynamischer Basis
Zusammenfassung
Die Leistungsbemessung von Schienenfahrzeugen erfolgt auf fahrdynamischer Basis unter Berücksichtigung der während der Fahrt erwarteten Widerstandskräfte, des erforderlichen Beschleunigungsvermögens und der zu erzielenden Geschwindigkeit. Es werden drei verschiedene Methoden vorgestellt, wie eine bedarfsgerechte Leistungsauslegung von Triebfahrzeugen erfolgen kann.
Martin Kache
Kapitel 7. Bremskräfte
Zusammenfassung
Das Kapitel ist der Beschreibung von Eisenbahnbremsen und ihrer fahrdynamischen Charakteristika gewidmet. Ausgehend von den eisenbahnspezifischen Anforderungen und Merkmalen der Bremsen, werden Druckluftbremsen, dynamische Radbremsen und Schienenbremsen in ihren verschiedenen Ausführungen sowie bezüglich ihres Zusammenwirkens beschrieben. Ansätze zur Bremswegberechnung auf fahrdynamischer Basis werden beschrieben und ein Einblick in die betriebliche Bremsberechnung gegeben.
Martin Kache
Kapitel 8. Energiebedarf von Zugfahrten
Zusammenfassung
Die Vorausbestimmung des Energiebedarfes von Zugfahrten ist ein wesentliches Ziel fahrdynamischer Betrachtungen. In diesem Kapitel werden die wesentlichen Zusammenhänge erläutert, die das energetische Verhalten von Triebfahrzeugen betreffen. Es werden Möglichkeiten aufgezeigt, wie vom Energiebedarf am Treibradumfang auf den Energiebezug an der Oberleitung bzw. dem Kraftstofftank geschlossen werden kann. Ferner werden betriebliche Möglichkeiten erörtert, um durch eine veränderte Fahrweise Traktionsenergie einzusparen.
Martin Kache
Kapitel 9. Fahrzeitermittlung
Zusammenfassung
Die Berechnung von Fahrzeiten ist neben der Energiebedarfsermittlung eine weitere Motivation zur Entwicklung der Fahrdynamik als eigene Fachdisziplin gewesen. Die früher viel genutzten grafischen Verfahren sind heute obsolet, da die Fahrzeitberechnung heute in der Regel mittels fahrdynamischer Simulationen erfolgt. Die diesen zugrunde liegenden Werkzeuge, wie Linearisierung, Diskretisierung oder Rückführung auf die Integration von gebrochenrationaler Funktionen 2. Grades, werden beschrieben und mit Rechenbeispielen veranschaulicht.
Martin Kache
Backmatter
Metadaten
Titel
Fahrdynamik der Schienenfahrzeuge
verfasst von
Martin Kache
Copyright-Jahr
2024
Electronic ISBN
978-3-658-41713-0
Print ISBN
978-3-658-41712-3
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-41713-0

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