Theoretische Betrachtungen von Zusammenprallen an Bahnübergängen (Berichte aus der Fahrzeugtechnik)
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Theoretische Betrachtungen von Zusammenprallen an Bahnübergängen, Zusammenpralle an Bahnübergängen mit Lkw können für die Insassen der Schienenfahrzeuge ein Risiko darstellen. In dieser Arbeit wird der Ablauf solcher Kollisionen in Abhängigkeit der äußerlich vorgegebenen Parameter wie Geschwindigkeiten und Fahrzeugstrukturen untersucht. Daraus werden Empfehlungen für die Gestaltung von Schienenfahrzeugköpfen abgeleitet. Die geplante Bemessung der Kollisionssicherheit von Schienenfahrzeugen mit Hilfe von Unfallszenarien beinhaltet bereits den Zusammenprall. Dabei wird der Lkw als stark vereinfachte Struktur (bewegliche starre Wand, bewegliche starre Zylinder) nachgebildet. Die Geometrie des Lkws und seine anteilige Energieaufnahme werden kaum berücksichtigt. Zur Bearbeitung dieser Aufgabe werden zunächst die Gruppen der Kraftfahrzeuge hinsichtlich ihres Zusammenprall-Verhaltens qualitativ untersucht. Der Lkw wird als der maßgebliche Kontrahent beim Zusammen prall identifiziert. Beim Lkw-Zusammenprall tritt ein Unterfahren ein: Die Stoßeinrichtungen des Schienenfahrzeugs rutschen unter dem Aufbau des Lkws hindurch und stoßen ins Leere, während der stabile Aufbau des Lkws in den Sockel und die Fensterbrüstung des Schienenfahrzeugs intrudiert. Die regelmäßige Bauart von Lkw mit Leiterrahmen, Hilfsrahmen und Ladungsbehälter erlaubt die Modellvorstellung des Lkws als Prisma, denn entlang der Lkw-Flanke sind die Berührverhältnisse zwischen Lkw und Schienenfahrzeug immer ähnlich. Fahrgestelle und Aufbauten werden in charakteristischen parametrischen Modellen zusammengefasst. Für den schrägen exzentrischen Zusammenprall mit bewegtem Güterfahrzeug werden unter Einbeziehung der Spurführung im Gleis analytische Formeln hergeleitet. Anhand der Formeln werden Zusammenpralle hinsichtlich der Kollisionsenergie diskutiert. Es zeigt sich, dass sich eine zweite Teilkollision quer zu der hauptsächlichen Kollision in Schienenfahrzeug-Längsrichtung einstellt, welche durch die Spurführung, die zugehörige Komponente der Lkw-Geschwindigkeit und die Verhakung der beiden Kontrahenten bestimmt wird. Bei einem exzentrischen Zusammenprall bewirken die Hebelarme am Lkw eine Abminderung der Kollisionsenergie. Anhand von Kennlinien, welche das Verformungsverhalten der beteiligten Baugruppen charakterisieren, werden die Verformungen der Kontrahenten beim geraden zentralen Zusammenprall untersucht. Die Kennlinien werden auf verschiedenen vertikalen Positionen parallel geschaltet. Mit dem Modell werden Variationsrechnungen vorgenommen. Beim Zusammenprall trifft der stabile Hilfsrahmen des Lkws auf den weniger festen Sockel des Schienenfahrzeugs und intrudiert dort. Bei manchen Lkw-Bauarten (z.B. Dreiseitenkipper) kann der Aufbau während der Kollision abreißen. Dann schert der Aufbau den Schienenfahrzeugsockel unter großen Intrusionen ab. Das Untergestell des Schienenfahrzeugs nimmt dabei nicht an der Verformung teil; sein hoher Verformungswiderstand kann den Sockel nicht schützen. Erhöhte Verformungskräfte ohne Instabilitäten senken die Intrusionen. Für den Schutz bei Zusammenprallen ist eine Steigerung der Sockelverformungskraft bzw. eine starke Kopplung von Untergestell und Sockel zu empfehlen. Dadurch nimmt das Untergestell auch bei einem abgescherten Lkw-Aufbau nennenswert Kollisionsenergie auf. Für die Auslegung mit Hilfe von Unfallszenarien wird ein Lkw-Modell für explizite FEM­ Rechnungen vorgeschlagen.

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Theoretische Betrachtungen von Zusammenprallen an Bahnübergängen, Zusammenpralle an Bahnübergängen mit Lkw können für die Insassen der Schienenfahrzeuge ein Risiko darstellen. In dieser Arbeit wird der Ablauf solcher Kollisionen in Abhängigkeit der äusserlich vorgegebenen Parameter wie Geschwindigkeiten und Fahrzeugstrukturen untersucht. Daraus werden Empfehlungen für die Gestaltung von Schienenfahrzeugköpfen abgeleitet. Die geplante Bemessung der Kollisionssicherheit von Schienenfahrzeugen mit Hilfe von Unfallszenarien beinhaltet bereits den Zusammenprall. Dabei wird der Lkw als stark vereinfachte Struktur (bewegliche starre Wand, bewegliche starre Zylinder) nachgebildet. Die Geometrie des Lkws und seine anteilige Energieaufnahme werden kaum berücksichtigt. Zur Bearbeitung dieser Aufgabe werden zunächst die Gruppen der Kraftfahrzeuge hinsichtlich ihres Zusammenprall-Verhaltens qualitativ untersucht. Der Lkw wird als der massgebliche Kontrahent beim Zusammen prall identifiziert. Beim Lkw-Zusammenprall tritt ein Unterfahren ein: Die Stosseinrichtungen des Schienenfahrzeugs rutschen unter dem Aufbau des Lkws hindurch und stossen ins Leere, während der stabile Aufbau des Lkws in den Sockel und die Fensterbrüstung des Schienenfahrzeugs intrudiert. Die regelmässige Bauart von Lkw mit Leiterrahmen, Hilfsrahmen und Ladungsbehälter erlaubt die Modellvorstellung des Lkws als Prisma, denn entlang der Lkw-Flanke sind die Berührverhältnisse zwischen Lkw und Schienenfahrzeug immer ähnlich. Fahrgestelle und Aufbauten werden in charakteristischen parametrischen Modellen zusammengefasst. Für den schrägen exzentrischen Zusammenprall mit bewegtem Güterfahrzeug werden unter Einbeziehung der Spurführung im Gleis analytische Formeln hergeleitet. Anhand der Formeln werden Zusammenpralle hinsichtlich der Kollisionsenergie diskutiert. Es zeigt sich, dass sich eine zweite Teilkollision quer zu der hauptsächlichen Kollision in Schienenfahrzeug-Längsrichtung einstellt, welche durch die Spurführung, die zugehörige Komponente der Lkw-Geschwindigkeit und die Verhakung der beiden Kontrahenten bestimmt wird. Bei einem exzentrischen Zusammenprall bewirken die Hebelarme am Lkw eine Abminderung der Kollisionsenergie. Anhand von Kennlinien, welche das Verformungsverhalten der beteiligten Baugruppen charakterisieren, werden die Verformungen der Kontrahenten beim geraden zentralen Zusammenprall untersucht. Die Kennlinien werden auf verschiedenen vertikalen Positionen parallel geschaltet. Mit dem Modell werden Variationsrechnungen vorgenommen. Beim Zusammenprall trifft der stabile Hilfsrahmen des Lkws auf den weniger festen Sockel des Schienenfahrzeugs und intrudiert dort. Bei manchen Lkw-Bauarten (z.B. Dreiseitenkipper) kann der Aufbau während der Kollision abreissen. Dann schert der Aufbau den Schienenfahrzeugsockel unter grossen Intrusionen ab. Das Untergestell des Schienenfahrzeugs nimmt dabei nicht an der Verformung teil; sein hoher Verformungswiderstand kann den Sockel nicht schützen. Erhöhte Verformungskräfte ohne Instabilitäten senken die Intrusionen. Für den Schutz bei Zusammenprallen ist eine Steigerung der Sockelverformungskraft bzw. eine starke Kopplung von Untergestell und Sockel zu empfehlen. Dadurch nimmt das Untergestell auch bei einem abgescherten Lkw-Aufbau nennenswert Kollisionsenergie auf. Für die Auslegung mit Hilfe von Unfallszenarien wird ein Lkw-Modell für explizite FEM­ Rechnungen vorgeschlagen.

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