Analysis Of Vehicle Features Influencing Train Derailment Processes And Consequences

摘要

Im vorliegenden Beitrag werden die verschiedenen Möglichkeiten zur Minimierung der Folgen von Entgleisungen von Hochgeschwindigkeitsfahrzeugen mit Hilfe der Variation von Merkmalen und Parametern der Fahrzeugkonstruktion untersucht. Einige dieser Merkmale und Parameter wurden vorher empirischen Betrachtungen unterzogen. Es wurden zeitabhängige Simulationen unter Verwendung von Mehrkörper-System-Modellen einschließlich speziell entwickelter Codes für Entgleisungs-Studien durchgeführt. Erstens können mechanische Beschränkungen im Laufwerk, d.h. zwischen dem Drehgestellrahmen und der Achse, Entgleisungen durch Auf klettern des Spurkranzes als Folge von Achszapfenbrüchen verhindern. Zweitens sind zusätzliche seitliche Führungsein richtungen im Fall einer Entgleisung häufig in der Lage, das Fahrzeug im Gleisbett zu halten, ohne dass gefährliche, übermäßige seitliche Auslenkungen erfolgen. Vorgestellt werden drei ergänzende Führungseinrichtungen (weit nach unten reichender Drehgestellrahmen, Bremsscheibe und Achslagergehäuse) zusammen mit einer Machbarkeits-Studie bezüglich verschiedener Entgleisungs-Ursachen und -Szenarien. Um Zufailsaspekte zu berücksichtigen, wurde eine Sensitivitäts-Analyse für einen der Parameter, der die Radbewegung auf den Schwellen deutlich beeinflusst, durchgeführt. Des Weiteren wurden drei konventionell gekuppelte Reisezugwagen nach Entgleisungen im geraden Gleis und in Bögen in Abhängigkeit vom maximalen Drehwinke! der Mittenkupplung, der Höhe des Wagenkasten-Schwerpunkts und der Höhe des Kupplungs- und Drehgestell-Querträgers untersucht. Abschließend erfolgte die Untersuchung des Gelenkzug-Konzepts in Abhängigkeit unterschiedlicher Längsdämpfer-Charakteristiken zwischen den mittleren Wagenkästen.%In the current paper, various possibilities of minimizing consequences of high-speed rail vehicle derailments have been studied by varying a number of vehicle design features and parameters. Some of these features and parameters have been indicated previously by empirical observations. Time-domain simulations are performed utilizing multi-body system (MBS) models including specially developed codes for derailment studies. Firstly, mechanical restrictions in the running gear, between the bogie frame and axle, may prevent actual wheel flange climbing derailmentsdue to axle journal failures. Secondly, if a derailment does occur substitute lateral guidance mechanisms are In many cases able to hold the vehicle above the track bed without any dangerous excessive lateral deviation. Three substitute guidance mechanisms (low-reaching bogie frame, brake disc and axle journal box) are presented together with a systematic feasibility analysis after several derailment causes and scenarios. In order to take into consideration some random aspects, a sensitivity analysis is also performed for one of the parameters that significantly affect the wheel's vertical motion on sleepers. Further, three conventionally coupled passenger trailing cars are investigated after derailments on tangent and curved track as a function of the maximum centre coupler yaw angle, carbody height of centre of gravity as well as coupler and bogie transversal beam height. Finally, the articulated train concept is investigated as a function of different inter-carbody longitudinal damper characteristics.