Simulation eines semiaktiv gedämpften Nutzfahrzeugs bei Brückenüberfahrt

Kurzfassung

In Rechnersimulationen wurde untersucht, wie weit semiaktive Federungen die dynamischen Radlasten von Nutzfahrzeugen bei Brückenüberfahrten senken und damit die Fahrbahn- und Brückenbelastung vermindern kann. Die Wechselwirkung Fahrzeug – elastische Brücke wurde mit dem Mehrkörperprogramm SIMPACK in einer so genannten „Co-Simulation“ gerechnet. Das FE-Modell einer vermessenen Straßenbrücke ist im Programm als elastischer Fahrweg modelliert. Zu diskreten Zeitpunkten werden die aktuellen Radlasten dem linearen, in modaler Form gegebenen Brückenmodell mitgeteilt, dass aus der entsprechenden Belastung die daraus resultierende Verformung ermittelt, die wiederum als Fahrbahnstörungen an den Reifen Eingang in die Mehrkörpersystem (MKS) – Simulation des Nutzfahrzeugs findet. Für die Brückenmodellierung konnte ein FEA-Modell einer Brücke in Belleville (Lothringen/Frankreich) genutzt werden, und als Fahrzeugmodelle standen MKS-Modelle eines dreiachsigen LKWs SKODA-LIAZ 24.33 PZV 03, und eines Lastzugs, ein Sattelschlepper MAN 19-362 mit Pritschensattelanhänger Kögel-Kässbohrer SN24, zur Verfügung. Deren konventionelle Dämpfer wurden durch semiaktive Dämpfer ersetzt; bei den Radaufhängungen wurden Modelle des kontinuierlich verstellbaren Dämpfers vom Typ Mannesmann Sachs CDC N 50/55, verwendet, die bei früheren Projekten für Fahrversuche getestet und genutzt wurden. Zur Ansteuerung der semiaktiven Dämpfer (SAD) wurde als Regelkonzept das so genannte „Extended Ground Hook“-Konzept verwandt, das u.a. fiktive Reifendämpfung und inertielle Aufbaudämpfung im semiaktiven Dämpfer simulierte. Die Reglerkoeffizienten wurden in einer mehrzieligen Parameteroptimierung ermittelt. Kriterien waren die Verminderung der Radlastschwankungen und der Fahrervertikalbeschleunigung. Die Ergebnisse der Brückenüberfahrt der semiaktiv gedämpften Fahrzeuge wurden mit denen der konventionellen, passiven Originalmodelle verglichen.