HEMBOT
High Efficiency Motor Bogie for modern Trains
Kostenreduzierung und erhöhte Anforderungen an Komfort und Leistungsfähigkeit öffentlicher Verkehrsmittel im Schienenverkehr erfordern innovative Lösungen. Im Wettbewerb mit anderen Transportmitteln ist der umweltfreundliche, interoperative Verkehr wichtig. Im Rahmen des Projekts “High Efficiency Motor Bogie for modern Trains“ (HEMBOT) wurde mit elf europäischen Partnern ein neues Motordrehgestell in Leichtbauweise entwickelt. Durch den Einsatz von Leichtbau-Werkstoffen und unter Verwendung moderner numerischer und experimenteller Auslegungsverfahren konnte beim HEMBOT-Drehgestell eine Gewichtsreduzierung von 18,25 auf 15,3 t erzielt werden. Das Motordrehgestell sollte sowohl im italienischen als auch im deutschen Schienennetz im Personenverkehr mit Geschwindigkeiten bis 220 km/h und im Güterverkehr bis 160 km/h einsetzbar sein. Die Arbeiten wurden in enger Zusammenarbeit von Zulieferern, Forschungsinstituten und Betreibern ausgeführt.
An einer Referenzlokomotive wurden die Seiten- und Vertikalkräfte zwischen Rad und Schiene sowie an ausgewählten Stellen von Radsatz und Wagenkasten Beschleunigungen gemessen. Die Messungen wurden insgesamt über eine Streckenlänge von 250 km auf verschiedenen Strecken der italienischen Staatsbahnen (FS) mit Maximalgeschwindigkeiten von 150 bis 250 km/h durchgeführt. Die Messergebnisse dienten insbesondere zur Ableitung der Lastannahmen für die Entwicklung des Motordrehgestells in Leichtbauweise. Die Messergebnisse wurden im Weiteren zur Verifikation der Simulationsergebnisse und als Referenz für die Messungen am neu entwickelten Motordrehgestell herangezogen.
Als Grundlage für die Berechnung der Fahrzeugreaktionen auf der Strecke wurde vom Fraunhofer LBF ein an die Besonderheiten des Leichtbau-Motordrehgestells angepasstes Mehrkörpermodell aufgebaut inklusive der mit Gleislagefehlern überlagerten geraden Gleisabschnitte, Bögen und Weichen. Die Fahrdynamik wurde numerisch hinsichtlich Fahrsicherheit (UIC518), Ermüdungsfestigkeit der Schienen (UIC-518) und Komfort (UIC-513E) analysiert und optimiert.
Das neu entwickelte, im Prüfstand untersuchte HEMBOT–Drehgestell wurde an einer Lokomotive der Baureihe E402B erprobt. Die italienischen Staatsbahnen führten umfangreiche Freigabetests auf ihrem Schienennetz durch.
Das Werkzeug der numerischen Simulation wurde erfolgreich in den Entwicklungsprozess eines Leichtbau-Motordrehgestells integriert. Hierbei konnten sowohl qualitative als auch quantitative Aussagen über die Betriebsfestigkeit, die Lärmemission, die Fahrstabilität, die Fahrsicherheit und den Komfort getroffen werden. Zusammenfassend sind folgende Punkte besonders anzumerken:
Als Grundlage für die Berechnung der Fahrzeugreaktionen auf der Strecke wurde vom Fraunhofer LBF ein an die Besonderheiten des Leichtbau-Motordrehgestells angepasstes Mehrkörpermodell aufgebaut inklusive der mit Gleislagefehlern überlagerten geraden Gleisabschnitte, Bögen und Weichen. Die Fahrdynamik wurde numerisch hinsichtlich Fahrsicherheit (UIC518), Ermüdungsfestigkeit der Schienen (UIC-518) und Komfort (UIC-513E) analysiert und optimiert.
Das neu entwickelte, im Prüfstand untersuchte HEMBOT–Drehgestell wurde an einer Lokomotive der Baureihe E402B erprobt. Die italienischen Staatsbahnen führten umfangreiche Freigabetests auf ihrem Schienennetz durch.
Das Werkzeug der numerischen Simulation wurde erfolgreich in den Entwicklungsprozess eines Leichtbau-Motordrehgestells integriert. Hierbei konnten sowohl qualitative als auch quantitative Aussagen über die Betriebsfestigkeit, die Lärmemission, die Fahrstabilität, die Fahrsicherheit und den Komfort getroffen werden. Zusammenfassend sind folgende Punkte besonders anzumerken:
- Durch den Einsatz moderner Entwicklungsmethoden und von Leichtbau-Werkstoffen wurde im Vergleich zu anderen Baumustern das Gewicht des Drehgestells von 18,25 t auf 15,30 t reduziert.
- Für eine kosten- und zeitoptimierte Entwicklung ist der verzahnte und angepasste Einsatz von Berechnung, Messung und Erprobung von wesentlicher Bedeutung.
- Das dynamische Verhalten des Drehgestells im Zusammenwirken von Fahrzeug und Fahrbahn kann bereits in einer frühen Entwicklungsphase in Bezug auf die Freigabekriterien untersucht werden.
- Die Auslegung und Optimierung einzelner Bauteile oder Baugruppen kann mit numerischen Methoden bereits in einem frühen Entwicklungsstadium stattfinden.
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