Rollgeräusch

Rollgeräusch

FRP Radsatz

EMPA, 2018

Projektziel

Mit dem vorliegenden Projekt soll die Machbarkeit eines neuartigen Radsatzes für Schienengüterwagen aus faserverstärktem Kunststoff (FVK, respektive „fiber-reinforced polymer FRP“) geprüft werden.

Ergebnisse

Das Gewicht dieses CFK-Radsatzes ohne Wellenbremsscheibe beträgt 632 kg. Ein vergleichbarer Stahl Radsatz hat dagegen ein Gewicht von 1002 kg. Somit beträgt die Gewichtsersparnis 370 kg.

Der CFK-Radsatz führt zu einer beachtlichen Reduktion des abgestrahlten Luftschalls (Lärm) von ca. 23 dB(A), berücksichtigt man die Beiträge von Schiene und Schwelle zum gesamten Immissionspegel während einer Vorbeifahrt ist die Reduktion immerhin noch ca. 3 dB(A) im Vergleich zu einem Stahl Radsatz.

Die Herstellung eines CFK-Radsatzes kostet etwa 6 mal mehr als die Herstellung eines konventio- neller Stahl Radsatzes. Wenn die Kostenreduktion durch das tiefere Gewicht berücksichtigt wird, reduziert sich der Faktor auf 4.2.

Bemerkungen

Subunternehmer: PROSE AG, Winterthur, Carbo-Link, Fehraltorf

Radsatz inkl. Schallabsorption und Entkopplung E-Behälter

Schrey & Veit GmbH, 2017

Projektziel

Ziel der Forschung ist:

  • die Anwendungsreife des kompletten Radsatzes BA308 inkl. der Radschallabsorber VICON RASA
  • die Anwendungsreife einer elastischen Entkoppelung von E-Behältern des WASCOSA flex freight system©
  • und die messtechnische Validierung des akustischen Nutzens beider Massnahmen in Bezug auf Roll- und Kurvengeräusch zur Anrechnung z. B. in lärmabhängigen Trassenpreissystemen (laTPS).

Ergebnisse

Die optimierten Radsätze inkl. Radschallabsorber reduzieren den Luftschall um ca. 4 dB (Wagen leer) bzw. 2.5 dB (Wagen mit leerem E-Behälter beladen).

Im Gleisbogen (hier: Bogenradius ca. 220 m) zeigen sich bei keiner der geprüften Fahrgeschwindigkeiten entsprechende Bogengeräusche. Der Nutzen der Entkoppelung der E-Behälter konnte nicht nachgewiesen werden

Flachstellenerkennung Telematik

WASCOSA AG, 2017

Projektziel

Das Ziel des Auftrages besteht darin:

  • Eine Software zur frühzeitigen und zuverlässigen Flachstellenerkennung mit einem herkömmlichen Telematiksystem ohne externe Sensorik zu entwickeln und zu erproben (Programmierung des Algorithmus zur Flachstellenerkennung);
  • Eine standardisierte Übermittlung dieser Information an externe Systeme zu entwickeln

Ergebnisse

Der Algorithmus konnte erfolgreich realisiert werden.

Für präzisere Aussagen und zur weiteren Optimierung der Messparameter bedarf es weiterhin eines Vergleichs von Messdaten mit Flachstellen («Big Data»-Analysen).

Die Schnittstelle zur Übermittelung aller relevanten Daten konnte innerhalb des Projektes umgesetzt werden.

Wascosa wird den Algorithmus weiterhin auf Ihren Wagen aktiv laufen lassen. Die gewonnenen Erkenntnisse werden als wertvolle Informationsquelle zur Entwicklung der zustandsbasierten Fahrzeuginstandhaltung gesehen. Es gilt in einem ersten Schritt die Belastbarkeit der Informationen weiter zu erhärten und gegebenenfalls die Messparameter weiter zu optimieren.

Für weitere Installationen gilt zu beachten, dass der Einbauort des Telematiksystems einen Einfluss auf die Detektionsfähigkeit hat. Insbesondere bei doppelwagen, aber auch bei Installationen sehr nahe an Drehgestellen, wo das nahe Drehgestell die Messwerte dominiert. Unter Umständen können aber auch hier durch eine langfristige Erfassung und Auswertung von Daten weitere Erkenntnisse gewonnen werden.

Bemerkungen

Subunternehmer: Kasasi GmbH, Kempten (DE) Martin Forster
SAVVY Telematic Systems AG, Schaffhausen (CH) Felix Schwarz

LCC von Güterwagen mit Verbundstoffbremssohlen und Scheibenbremsen

ETH Zürich, 2015

Projektziel

Abklärung der Lebenszykluskosten von Güterwagen mit Verbundsstoffbremssohlen und Scheibenbremsen gegenüber Graugussbremssohlen.

Ergebnisse

Sämtliche ausgewertete Quellen zeigen, dass es bei der Verwendung von Verbundstoffbremssohlen zu einer Erhöhung der Lebensdauer der Bremssohlen gegenüber Graugussbremssohlen kommt. Allerdings kommt es auch zu einer Verringerung der Lebensdauer der Räder, sodass die Life Cycle Costs (LCC) eines Güterwagens insgesamt bei der Verwendung von Verbundstoffsohlen gegenüber der Verwendung von Graugusssohlen steigen. Das genaue Maß dieser Steigerung hängt maßgeblich von den Betriebs- und Rahmenbedingungen des jeweiligen Güterwagens ab. Auch bei verschiedenen Güterwagen mit Graugussbremssohlen kommt es zu unterschiedlichen Verschleißraten (hier 40 % bis 60 % Abweichung), welche sich auf bis zu 9 % Abweichungen bei den Betriebskosten des Laufwerks auswirken.  Ein „quasi ss-fähiger“ Wagen1, der gemischt in einem Zug mit s-fähigen Wagen2 verkehrt, verursacht sowohl bei Graugusssohlen als auch bei Verbundstoffsohlen einen etwa 1,5-fachen Verschleiß bei den Bremskomponenten. Dies dürfte die Obergrenze für den zusätzlichen Verschleiß von ss-fähigen Güterwagen mit Knickventilen in gemischten Zügen sein.  Die im Rahmen dieser Studie ermittelten zusätzlichen Betriebskosten bei Bremsen mit Verbundstoffsohlen erstrecken sich im Wesentlichen über zwei verschiedene Kostenbereiche. Ein Kostenbereich reicht von etwa 0,017 CHF/km bis 0,024 CHF/km. Der andere Kostenbereich schließlich erstreckt sich von knapp unter 0 CHF/km bis etwa 0,010 CHF/km. In diesem Kostenbereich befindet sich auch die Scheibenbremse, die nach den durchgeführten Berechnungen ab spätestens etwa 55.000 km jährlicher Lauf-leistung mit nur einer Ausnahme wirtschaftlicher ist als alle untersuchten Verbundstoffsohlen. Ab 135.000 km jährlicher Laufleistung ist die Scheibenbremse gemäß der durchgeführten Berechnungen sogar wirtschaftlicher als die GG-Bremse. Es ist jedoch zu beachten, dass für die Daten der Scheibenbremse nur eine Quelle verwendet wurde. Maßnahmen für die Reduktion der bremsbedingten LCC von Güterwagen sind die verstärkte Nutzung der elektrodynamischen Bremsen (unter Erhöhung der zulässigen ertragbaren Längsdruckkräfte und/oder Verwendung von automatischen Kupplungen), die flächendeckende Einführung von ETCS Level 2 sowie intelligente Echtzeit-Dispositionssysteme. Außerdem könnte der Nachteil hoher Investitionskosten der Scheibenbremse durch zinsfreie Kredite abgeschwächt werden.

Bemerkungen

Projektpartner TU Berlin

Studie LCC Güterwagen

ETH Zürich, 2015

Projektziel

Das Projekt hat das Ziel, den aktuellen Wissensstand zu Life Cycle Costs (LCC) von Eisenbahn-Güterwagen mit dem Fokus auf unterschiedliche Bremsbauarten darzustellen. Dabei sol- len unterschiedliche Einsatzszenarien für die LCC von Eisenbahngüterwagen, abhängig von deren Bremsbauart (Grauguss-, K- bzw. LL-Sohlen) sowie hinsichtlich der zulässigen Wagen- Höchstgeschwindigkeiten (100 km/h / 120 km/h bzw. –s / -ss) ermittelt werden. Weitere sind die jährliche Laufleistung der Wagen sowie die Einsatzszenarien (Blockzug / gemischter Zug bzw. einheitliche Bremsbauart / Einsatz in Zügen mit gemischten Bremsbauarten) bei der LCC- Ermittlung zu berücksichtigen.

Ergebnisse

Die Scheibenbremse, ist ab spätestens etwa 55’000 km jährlicher Laufleistung mit nur einer Ausnahme wirtschaftlicher als alle untersuchten Verbundstoffsohlen. Ab 135’000 km jährlicher Laufleistung ist die Scheibenbremse gemäss der durchgeführten Berechnungen sogar wirtschaftlicher als die GG-Bremse.

Bemerkungen

Projektpartner TU Berlin

Verhalten von torsions- und quergedämpften Radsatzwellen

Prose AG, 2010

Projektziel

Ziel der vorliegenden Machbarkeitsstudie ist eine Aussage, ob bei der Winzeler-Welle gleichmässiger Verschleiss von Lauffläche und Spurkranz sowie geringere und akustisch vorteilhafte Schlupfvorgänge zwischen Rad und Schiene für den grundlegenden Fall einer weder angetriebenen noch gebremsten Ausführung zu erwarten ist. Gegenstand sind dabei allein lauftechnische Belange und ihre mutmasslichen Auswirkungen z.B. hinsichtlich Lärmemission. Fragestellungen beispielsweise nach Festigkeit, Zuverlässigkeit oder Instandhaltbarkeit solcher Radsatzwellen sind zweifelsohne mindestens ebenso relevant, aber nicht Gegenstand der vorliegenden Untersuchung. Das Vorgehen dieser lauftechnischen Machbarkeitstudie besteht darin, die Winzeler-Welle unter exemplarischen Randbedingungen mittels numerischer Simulation zu untersuchen.

Ergebnisse

Für die angesetzten Dämpfungsparameter verhält sich die Winzeler-Welle wie ein Losradkonzept mit dem wesentlichen Vorteil einer hohen Laufstabilität sowie dem wesentlichen Nachteil einer fehlenden Ausrichtung zur Gleistrajektorie. Für betrieblich enge Bögen der Normalspurbahn lassen sich Vorteile bezüglich der Rad/Schiene-Reibarbeit respektive der benötigten Traktionsenergie nicht aber in Bezug auf die Querschlupfvorgänge und damit auf die erwartete Geräuschemission ausmachen. Für engere Bögen z.B. einer Strassenbahn lassen sich ohne Kompensation des Schräglaufwinkels kaum Vorteile erwarten. Die vorstehende Untersuchung lässt also für die Winzeler-Welle gegenüber den bekannten lauftechnischen Vor- und Nachteilen von Radsatz und Losrad keine neuen lauftechnischen Vorzüge oder eine Eliminierung von Nachteilen erkennen.

Wirkung von Radschallabsorbern

Prose AG, 2005

Projektziel

Mit akustischen Messungen sollen Entscheidungsgrundlagen (qualitative und quantitative Wirkung) für den Einsatz von Radschallabsorbern (RSA) bei neuen eigenspanungsarmen Rädern bei Rollmaterial der RhB liefern.

Ergebnisse

Im Sommer 2005 wurden im Rahmen der Validierungsmessungen der neuen eigenspannungsarmen Räder auch Messungen zur Beurteilung der Wirksamkeit eines neu entwickelten Radschallabsorbers durchgeführt. Die Messungen wurden auf der Bernina-Südrampe zwischen Poschiavo und Alp Grüm durchgeführt. Die Wirksamkeit der eingesetzten Radschallabsorber gegen das Kurvenkreischen konnte klar nachgewiesen werden. Das Kurvenkreischen konnte wirksam unterdrückt werden, was eine Pegelreduktion von ca. 20 dB(A) bewirkt.  Weiterhin konnte auch eine Wirksamkeit der Radschallabsorber bei Talfahrten mit angelegter Bremse festgestellt werden, wo der Lärmpegel um etwa 7 dB(A) gesenkt wird. Im Falle eines Bremsquietschens konnte dieses ebenso wirksam wie das Kurven-quietschen verhindert werden.

Lärmsanierung Rollmaterial RhB

Prose AG, 2005

Projektziel

Ziel des hier beschriebenen Versuchs ist es, den Nachweis zu erbringen, dass die sanierten Wagen mit eigenspannungsarmen Radsätzen und Komposit-Bremsklötzen im Rollgeräusch die Sanierungswerte der Lärmschutzverordnung einhalten.

Ergebnisse

Der TEL = LpAeq,T (da T = Tp) wurde gemäss prEN ISO 3095 ausgewertet. Die benötigten Zeiten wurden aus den Lichtschrankensignalen der Radsätze und der Kenntnis der Fahrzeugabmessungen berechnet, siehe Abbildung 3.  Die Geschwindigkeit wird aus den Lichtschrankensignalen der Radsätze und der Kenntnis der Radsatzabstände der Ge4/4111 berechnet.  In der folgenden Tabelle sind die Ergebnisse zusammenfassend aufgeführt:

  Geschwindigkeit [km/h] Schalldruck-pegel EW 1  LpAeq,T [d B] Schalldruck-pegel EW III  LpAeq,T [dB]
Mittelwert 61,0 75,1 76,0
Mittelwert 79,8 78,7 79,2
Mittelwert 190,3 180,7 181,1

Der Sanierungswert beträgt für Reisezugwagen TEL = LPAeq,T = 84 dB(A). Der Versuch wurde entsprechend prEN ISO 3095 [2] durchgeführt.  Die sanierten Wagen unterschreiten den Grenzwert mit einem Rollgeräusch von TEL = LpAeq,T = 79 dB(A) deutlich

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