CD-Labor for Verbessertes Bremsverhalten von Schienenfahrzeugen

Der geringe Rollwiderstand der Stahl-Stahl Paarung von Rad und Schiene macht Schienenfahrzeuge energieeffizient und umweltschonend. Ein Nachteil dieses Kontakts sind niedrige übertragbare Kräfte. Diese können in Verbindung mit hohen Fahrzeugmassen zu niedrigen maximalen Beschleunigungen und langen Bremswegen führen. In Notsituationen werden daher Bremsen eingesetzt, die unabhängig vom Rad-Schiene-Kontakt wirken, wie z.B. Magnetschienenbremsen, oder Vorrichtungen zugeschaltet, die den Reibwert zwischen Rad und Schiene erhöhen, wie z.B. Sandungssysteme.

Dieses CD-Labor erforscht Grundlagen zum Kontakt zwischen Magnetschienenbremse und Schiene unter Berücksichtigung von eingebrachtem Sand, möglichen Verunreinigungen und Nässe. Damit können Fragestellungen zur Reibwertsteigerung, durch Konditionierung und Reinigung der Schiene, mittels Sand und Magnetschienenbremse beantwortet werden. Diese Untersuchungen bilden die Grundlage zur Verbesserung des globalen Bremsverhaltens, welches sich aus den einzelnen Bremsanlagen und deren Wechselwirkungen zusammensetzt. Weiters werden Grundlagen des dynamischen Verhaltens der Magnetschienenbremse während des Bremsens unter Berücksichtigung von Schienenabzweigungen, wie Weichen oder Kreuzungen, erforscht. Diese Grundlagen bilden die Basis von Gewichtseinsparungen sowie zur Verbesserung der Lebensdauer von Bremsen und Schieneninfrastruktur und tragen somit zur Reduktion von Energie- und Materialaufwänden bei.

Zentraler Forschungsschwerpunkt ist die mathematische Modellierung des, zufolge der Schienengeometrie, Kontamination und veränderlichen Geschwindigkeit, komplexen Kontakts zwischen Magnetschienenbremse und Schiene. Mittels Simulation dieses Kontakts werden zugrundeliegende tribologische und elektromagnetische Effekte erforscht und wesentliche Einflussgrößen auf die Bremskraft aufgezeigt. Begleitende Versuche an Prüfständen und am realen Fahrzeug dienen dazu, entsprechende Modelle abzuleiten und die Erkenntnisse aus den Berechnungen zu validieren. Darauf aufbauend werden dynamisches Verhalten und Wechselwirkungen zwischen Reibung, Elektromagnetismus und Strukturdynamik der Magnetschienenbremse untersucht.

Das verbesserte Verständnis der zugrundeliegenden physikalischen Effekte und deren Auswirkung auf das Bremsverhalten soll als Basis für die Entwicklung zukünftiger Magnetschienenbremsen und Sandungssysteme und die optimale Kombination aller Bremssysteme dienen. Technische Entwicklungen aus verwandten Anwendungsgebieten werden, aufgrund des Grundlagencharakters der angestellten Forschungen, ebenfalls unterstützt.