Kurvenkreischen: Messungen und numerische Analyse

摘要

Curve squealing of railway wheels occurs erratically in tight curves with a frequency of about 4 kHz. Squealing is caused by a self-excited stick-slip oscillation in the wheel-rail contact. The mechanism which activates squeal is still unexplained and will be analyzed in the paper at hand. By starting with a modal model of the elastic wheel equipped with a three-dimensional hard Coulomb contact, a stability analysis of the stationary run through a curve is performed for the four wheels of the investigated bogie. The results show that in particular the front inner wheel tends to squeal. A numerical simulation performed on the unstable states shows the existence of a self-excited stick-slip oscillation with a frequency that compares well with the ones measured at squeal.%Kurvenkreischen von Eisenbahnrädern tritt unregelmäßig in engen Gleisbögen mit einer Frequenz von etwa 4 kHz auf. Kreischen wird durch eine selbsterregte, im Rad/Schiene-Kontakt induzierte Reibschwingung verursacht, deren Entstehungsmechanismus immer noch ungeklärt ist. Im vorliegenden Beitrag wird dieser Mechanismus analysiert. Ausgehend von einem modal reduzierten Radmodell mit räumlichem Reibkontakt zur Schiene wird eine Stabilitätsanalyse der vier Räder eines Drehgestells beim stationären Bogenlauf präsentiert. Diese zeigt, dass besonders das bogeninnere vorlaufende Rad zum Kreischen neigt. Die numerische Simulation eines instabilen Fahrzustands liefert eine selbsterregte Haft-Gleit-Schwingung, deren Frequenz der des gemessenen Kreischgeräuschs entspricht.