Auslegung und Optimierung eines Einzelrad-Doppel-Fahrwerks für Schienenfahrzeuge mit mechatronischer Spurführungsregelung

Abstract

Im DLR-Projekt Next Generation Train (NGT) wird ein Hochgeschwindigkeitszug der Zukunft konzipiert. Dessen Besonderheit sind Fahrwerke, die aus aktiv geregelten Einzelrädern bestehen. Zwei dieser Räder sind über einen gekröpft ausgeführten Radträger verbunden und in einem Fahrwerksrahmen, drehbar um die Hochachse gelagert. Die Räder werden jeweils über einen Traktionsmotor angetrieben. Die Möglichkeit unterschiedliche Antriebsmomente aufzuprägen wird für eine mechatronische Spurführungsregelung verwendet. Diese beeinflusst das Laufverhalten der Radpaare. Es wird ein geeignetes Regelungskonzept für den NGT-Endwagen entwickelt und in ein bestehendes SIMPACK Mehrkörpersimulationsmodell implementiert. Es gilt dabei, die Regelung und die mechanische Kopplung der Radpaare sowie die flexible Führung im Fahrzeug zu optimieren. Daraus ergeben sich als Optimierungsparameter: Regelparameter sowie Steifigkeits- und Dämpfungswerte der Radführung. Für die widersprüchlichen Ziele (geringer Radverschleiß und geringe Regelmomente) gilt es einen ausgewogenen Kompromiss zu finden. Neben der Optimierung der Parameter gilt es auch, die bei der Optimierung entstehende Veränderung des Fahrkomforts zu betrachten und zu bewerten. Die Optimierungen werden mit Hilfe der DLR-internen Optimierungssoftware MOPS (Multi Objective Parameter Synthesis) durchgeführt. Daraus ergibt sich ein Referenzsystem für den langfristigen Vergleich alternativer Regelungskonzepte.