Mit der Renaissance des Schienenverkehrs hat das Spezialgebiet "Schienenfahrzeugdynamik" an Bedeutung gewonnen. Auf entsprechendes Interesse wird das erste Buch im deutschsprachigen Raum stoßen, das hier seinen Schwerpunkt hat. Obwohl es auf der Vorlesung "Schienenfahrzeugdynamik" an der TU Berlin basiert und Vorkenntnisse bezüglich Mechanik, Schwingungslehre und angewandter Mathematik voraussetzt, spricht es auch den Praktiker an.

Das Buch behandelt die Vertikaldynamik bis hin zu Komfortbetrachtungen und die Lateraldynamik so weit, daß dem Leser ein Verständnis der Stabilität von Schienenfahrzeugen möglich ist. Den Vorgängen im Kontakt Rad/Schiene wird besondere Aufmerksamkeit gewidmet. Es enthält die jüngsten Erkenntnisse aus Forschung und Bahnpraxis. Die Autoren gehen detailliert auf die spezielle Terminologie der Schienenfahrzeugdynamik und benachbarter Fachgebiete ein.

Autorentext

Klaus Knothe, Master in Mathematics and Civil Engineering TU Darmstadt 1963. Promotion (PhD) Mechanical Engineering, TU Berlin 1967; Habilitation Mechanical Engineering, TU Berlin 1969; Professor at TU Berlin since 1970; retired 2002; several Research Projects together with Deutsche Bahn: Lectures (among others) in Finite Element Method, Structural Dynamics and Rail Vehicle Dynamics; publication of more than 260 papers, among them 4 books. Member of the Editorial Board of Vehicle System Dynamics. Sebastian Stichel has a Master in Vehicle Engineering from the Technical University Berlin 1992 and a PhD from the same University 1996.He joined Bombardier in Västerås in 2000. From 200 to 2010 he was Manager for Vehicle Dynamics at Bombardier. Since 2010 he is Professor in Rail Vehicle Dynamics at KTH Stockholm.

Inhalt

1. Einleitung.- 1.1 Grundlegende Aufgaben des Rad/Schiene-Systems.- 1.2 Bedeutung der Dynamik für den Betrieb von Schienenfahrzeugen.- 1.3 Zur Geschichte der bahntechnischen Forschung seit 1800.- 1.4 Bahntechnische Industrie in Europa.- 1.5 Übersicht über das Buch.- 2. Modellierung von Fahrzeug, Gleis und Anregung.- 2.1 Vorüberlegungen und Koordinatensysteme.- 2.2 Fahrzeugmodellierung.- 2.3 Modellierung des Gleises und der Anregung.- 3. Modellierung des Rad/Schiene-Kontaktes.- 3.1 Profilgeometrie.- 3.2 Kinematik des Kontakts von Rad und Schiene.- 3.3 Normalkontaktmechanik.- 3.4 Tangentialkontaktmechanik.- 4. Vertikaldynamik. Bewegungsgleichungen und freie Schwingungen.- 4.1 Bezeichnungen und Annahmen.- 4.2 Bewegungsdifferentialgleichungen mit Impuls und Drallsatz.- 4.3 Prinzip der virtuellen Verrückungen für Starrkörpersysteme.- 4.4 Aufstellen der Bewegungsgleichungen mit dem Prinzip.- 4.5 Bewegungsgleichungen für elastische Wagenkästen.- 4.6 Lösung für freie Schwingungen.- 4.7 Übungsaufgaben zu Kapitel 4.- 5. Erzwungene Vertikalschwingungen, Frequenzbereichslösung.- 5.1 Komplexe Schreibweise.- 5.2 Vertikalschwingungen beim Abrollen über ein Cosinusgleis.- 5.3 Fahrzeug auf allgemein periodischem Gleis.- 5.4 Lösung für ein Fahrzeug mit elastischem Wagen.- 5.5 Aufgaben zu Kapitel 5.- 6. Regellose Schwingungen.- 6.1 Charakterisierung einer unregelmäßigen Fahrbahn.- 6.2 Ermittlung der Fahrzeugantwort bei regelloser Gleisanregung.- 6.3 Spektrale Leistungsdichten von Gleislagefehlern.- 6.4 Wegkreisfrequenzen und Zeitkreisfrequenzen.- 6.5 Bedeutung des Antwortleistungsspektrums.- 7. Schwingungseinwirkungen auf den Menschen Komfortbeurteilung.- 7.1 Wertungsziffer nach Sperling.- 7.2 ISO 2631.- 7.3 CEN Norm ENV 12299.- 7.4 Abschlussbemerkungen.- 7.5 Übungsaufgaben zu Kapitel 7.- 8. Einführung in die Lateraldynamik.- 8.1 Vorbemerkung.- 8.2 Sinuslauf und Klingelformel.- 8.3 Voraussetzungen und Annahmen bei der Ableitung der KlingelFormel.- 8.4 Bestimmung der wirksamen Konizität mit Gleichung (8.13).- 9. Bewegungsgleichungen für die Lateraldynamik.- 9.1 Prinzip für einen gefesselten Radsatz.- 9.2 Übungsaufgaben zu Kapitel 9.- 10. Laterales Eigenverhalten eines Radsatzes.- 10.1 Ermittlung von Eigenwerten und Eigenvektoren.- 10.2 Wurzelortskurven.- 10.3 Näherungslösung für niedrige Geschwindigkeiten.- 10.4 Stabilitätsuntersuchung mit Beiwertbedingung oder HurwitzKriterium.- 10.5 Kritische Geschwindigkeit eines Einzelradsatzes.- 10.6 Interpretation der Stabilitätsgrenzbedingung des Einzelradsatzes.- 10.7 Übungsaufgaben zu Kapitel 10.- 11. Laterales Eigenverhalten und Stabilität von Drehgestellen.- 11.1 Nummerische Ermittlung der Eigenwerte und der Grenzgeschwindigkeit.- 11.2 Analytische Näherungslösungen bei Drehgestellen.- 11.3 Übungsaufgaben zu Kapitel 11.- 12. Stabilität von Drehgestell-Fahrzeugen.- 12.1 Stabilität eines aus zwei Wagen bestehenden Zuges.- 12.2 Stabilität eines Drehgestellfahrzeugs.- 12.3 Anregungen zur Weiterarbeit zu Kapitel 12.- 13. Nichtlineare Stabilitätsuntersuchungen.- 13.1 Vorbemerkung.- 13.2 Nichtlineare kritische Geschwindigkeit.- 13.3 Verfahren von Urabe und Reiter.- 13.4 Methode der Quasilinearisierung.- 13.5 Grenzen der Fourierzerlegung.- 13.6 Nichtlineare Stabilitätsberechnung im Zeitbereich.- 13.7 Anregungen zur Weiterarbeit zu Kapitel 13.- 14. Quasistatischer Bogenlauf.- 14.1 Historische Vorbemerkung.- 14.2 Allgemeine Anmerkungen.- 14.3 Bogenlauf eines Radsatzes.- 14.4 Radsatz im mitgeführten Rahmen.- 14.5 Bogenlauf von Drehgestellen und ganzen Fahrzeugen.- 14.6 Verschleißberechnung im Rad-Schiene Kontakt.- 14.7 Übungsaufgaben zu Kapitel 14.- 15. Beanspruchungsermittlung von Fahrzeugkomponenten.- 15.1 Einleitung.- 15.2 Prinzipielle Vorgehensweise.- 15.3 Spannungsberechnung im Bauteil.- 15.4 Ermittlung von Beanspruchungskollektiven.- 15.5 Schadensakkumulation Festigkeitsnachweis.- 15.6 Übungsaufgaben zu Kap. 15.- 16. Anhang.- 16.1 Formelzeichen.- 16.2 Koordinatensysteme.- 16.3 Grundlagen der Kontaktmechanik.- Funktion ? für die Lösung nach Vermeulen-Johnson.- 16.5 Grundgleichungen der vereinfachten Rollkontakttheorie.- 16.6 Stabilitätsbedingungen charakteristischer Gleichungen mit dem Hurwitz-Kriterium.- 16.7 vcrit mit Nebendiagonalgliedern der Dämpfungsmatrix.- 17. Literaturverzeichnis.