Das CD-Labor erforscht Möglichkeiten, um das gesamte Bahnsystem in Bezug auf Energieeffizienz und Lebenszykluskosten zu verbessern: Die Grundlagenforschung im Labor wird die Entwicklung langlebiger und sicherer Schienenfahrzeugstrukturen in Leichtbauweise und die Optimierung reibungsintensiver Komponenten, wie bei Bremssystemen und im Rad-Schiene-Kontakt, ermöglichen. Um die Verfügbarkeit und den Betrieb eines Bahnsystems zu verbessern, muss man es ganzheitlich betrachten. Dazu zählen verschiedene Parameter, wie Energieeffizienz und Lebenszykluskosten der Schienenfahrzeuge, sowie Verschleiß und Ermüdung mit entsprechendem Instandhaltungsaufwand während der jahrzehntelangen Nutzungsdauer. Darüber hinaus müssen Umweltaspekte berücksichtigt werden, wobei unter anderem die Emissionen durch die Materialproduktion bis hin zum Betrieb der Schienenfahrzeuge wesentlich sind. Um die relativen Anteile dieser Komponenten zu quantifizieren, existieren verschiedene kostenbasierte Modelle. Ziel ist es, strukturell langlebige, zuverlässige und sachgerechte Leichtbaukonstruktionen, wie beispielsweise von Drehgestellen und Rahmenstrukturen, zu ermöglichen. Um diese Ziele zu erreichen, sind Innovationen bei Materialien, technologischen Einflüssen und Strukturintegrität der relevanten Komponenten erforderlich. Dieses CD-Labor fokussiert dabei auf zwei Aspekte: (1) Betriebsfestigkeit mit Schwerpunkt auf Stahlschweißverbindungen für Leichtbaukonstruktionen und (2) strukturelle Integrität mit Fokus auf reibungsbasierte Bremssysteme und Rad-Schiene-Interaktion.
Das Thema Betriebsfestigkeit kreist um Leichtbaudesigns von Stahlbauteilen. Hochfeste Werkstoffe sollen auf ihre Eignung für geschweißte und ungeschweißte Strukturen im Schienenfahrzeugbau untersucht werden. Dabei steht die Bauteilermüdung bei Materialien mit unterschiedlicher Grundfestigkeit sowie bei verschiedenen Fertigungstechnologien im Fokus. Auch Lasteffekte, wie beispielsweise Wechselwirkungen verschiedenartiger Beanspruchungen, werden erforscht. Die Erkenntnisse, die an kleinen Musterbauteilen gewonnen werden, können weiterführend an repräsentativen Schienenfahrzeugstrukturen validiert werden.
Der zweite Bereich umfasst die Untersuchung der strukturellen Integrität von reibungsbasierten Bremssystemen. Der Schwerpunkt liegt dabei auf leichten Drehgestellen und ihr strukturdynamisches Verhalten unter bremsinduzierter Anregung. Dabei werden detaillierte Studien der Interaktionen auf lokaler (Bremsscheibe-Belag-Kontakt) und globaler (gesamte Drehgestellstruktur) Ebene durchgeführt, wobei Mehrkörpersimulation und Validierung durch neuartige Testmethoden an einem innovativen Bremsenprüfstand zum Einsatz kommen. Im Sinne einer ganzheitlichen Strukturintegrität werden hierbei auch Aspekte der Betriebsfestigkeit sowie auftretende Partikel- und Geräuschemissionen von Reibungsbremssystemen beforscht. Weiters wird die Wirksamkeit von Reibungsmodifikatoren auf den Rad-Schiene-Kontakt evaluiert. Auf Grundlage experimenteller und numerische Analysen werden wesentliche Einflüsse auf das Verschleiß- und Akustikverhalten untersucht, um dies weiterführend besser bewerten und anwendungsorientiert optimieren zu können.
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