Alternative Federungsprinzipien für Schienenfahrzeuge im Hochgeschwindigkeitsverkehr

Kurzfassung

In den letzten Jahren haben sich die Anforderungen an Schienenfahrzeuge stark verändert. Grund dafür sind der zunehmende Preisdruck und höhere Fahrgastansprüche in Sachen Komfort und Pünktlichkeit. Daher wird im Rahmen des Next-Generation-Train (NGT)- Projekts der Zug der Zukunft entwickelt. In fast allen aktuell produzierten Schienenfahrzeugen für den Personenverkehr werden Luftfedern in der Sekundärfederstufe verwendet. Dabei bieten Luftfedern eine Vielzahl an Vorteilen wie eine niedrige Federsteifigkeit, konstante Federhöhe, nahezu lineare Steifigkeit um den Arbeitspunkt und eine gute Körperschallisolierung. Solange eine zentrale Luftversorgung vorhanden ist, ist dieses Federungsprinzip auch relativ günstig. Aus Platz- und Gewichtsgründen wird im neuen Konzept angestrebt auf eine zentrale Luftversorgung zu verzichten. Daher wird in dieser Arbeit die Konzeptfindung eines alternativen Federungsprinzips präsentiert. Dieses Prinzip soll möglichst alle Vorteile einer herkömmlichen Luftfeder bieten und dabei nicht auf eine zentrale Luftversorgung angewiesen sein. Dazu werden zunächst die Anforderungen an eine Sekundärfeder gesammelt. In einem morphologischen Kasten werden zu verschiedenen Aufgaben der Sekundärfeder mehrere Lösungsvarianten gesucht. Daraus ergeben sich fünf Lösungsvarianten, welche sich im Allgemeinen durch die Prinzipien hydro-pneumatisch, elektro-magnetisch und aktiv geregelt beschreiben lassen. Mithilfe eines Bewertungsschemas, in welchem die Anforderungen gewichtet und danach die Lösungsvarianten bewertet werden, ergeben sich zwei mögliche Konzepte für eine zukunftsfähige Sekundärfederung. Dabei handelt es sich zum einen um eine hydro-pneumatische Lösung, welche auf dem Prinzip der Luftfeder basiert. Zum anderen um eine aktive geregelte Lösung, welche über einen Linearmotor Federkennwerte verändern kann (Semi-Aktiv) oder direkt Kräfte in den Wagenkasten einleiten kann(Aktiv).