Fahrdynamik Flashcards
Was wird bei der Fahrdynamik betrachtet?
- zur Ortsveränderung notwendige Bewegungsvorgänge
- verursachende Kräfte
- auftretende Naturgesetze
Wofür ist die Fahrdynamik Grundlage?
- Fahrzeitermittlung
- Grenzwerte für Trassierung
- Energieverbrauch
Was ist bei der Betrachtung der Fahrdynamik im Bezug auf das Fahrzeug und den Fahrweg alles zu betrachten?
Fahrzeug
• Antriebsart
• Fahrzeugwiderstände
• Bremseinrichtungen
Fahrweg
• Schienenzustand
• Strecke (Steigung, etc.)
Welche zwei Fälle gibt es (mathematisch betrachtet) bei der Betrachtung der Fahrdynamik?
Beharrungsfahrt = Kräftegleichgewicht
• SF_x = 0
• a = 0
• v = const
Beschleunigen/Verlangsamen = KräfteUNgleichgewicht
• SF_x ungleich 0
• a ungleich 0
• v ungleich 0
Welche drei Phasen gibt es in der fahrdynamischen Betrachtung einer einfachen Fahrt?
-> Fahrspiel (Nahverkehr)
- Anfahrphase (Beschleunigung)
- Konstantfahren (Beharrung)
- Bremsung (Bremsen)
Welche vier Phasen gibt es in der fahrdynamischen Betrachtung einer typischen Fahrt im Fernverkehr?
-> Fahrspiel (Fernverkehr)
- Anfahrphase (Beschleunigung)
- Konstantfahren (Beharrung)
- Auslauf (Ausrollen)
- Bremsung (Bremsen)
Welche fahrdynamischen Kräfte müssen berücksichtigt werden?
- Antriebskraft F
- Bremskraft F_B
- Widerstandskräfte R
- Zugkraft F_Z (auch Z)
Wie wird die zwischen Rad und Schiene übertragbare Kraft (nicht die übertragene Kraft) berechnet?
F = m * g * μ
m = Masse g = Erdbeschleunigung μ = Haftreibungsbeiwert (0,05-0,35)
Wovon ist der Haftreibungsbeiwert μ abhängig?
- Geschwindigkeit
- Zustand der Schienenoberfläche
- maßgebliches Gewicht an den Treibachsen (Adhäsionsgewicht)
Was ist das Adhäsionsgewicht?
Gewicht an/auf den Treibachsen
Wie kann die Leistung/Leistungsgrenze des Triebfahrzeugs vereinfacht bestimmt werden?
F = P/v
Wovon ist die tatsächlich ereichte Leistung des Triebfahrzeugs abhängig?
- Antriebstechnik
* Wirkungsgrad (Verluste)
Welchen Weg nimmt die Traktion eines Triebfahrzeugs um in Zugkräfte umgewandelt zu werden?
- Traktion = Antriebsmotorleistung
- Treibräder
- Schiene
- Zugkräfte
Woraus lässt sich die Zugkraft eines Triebfahrzeugs ablesen?
Zugkraft-Geschwindigkeits-Diagram (Z-V-Diagramm)
Was beschreibt die Kraftschlussgrenze?
• maximal übertragbare Zugkraft
• maximale Leistung kann nicht ausgenutzt werden, sonst wird Haftreibung zu Gleitreibung
-> Räder drehen durch/schleudern
hier: als konstant angenommen
Was ist die Übergangsgeschwindigkeit?
Punkt, ab dem die Leistung und nicht mehr die Kraftschlussgrenze die Zugkraft begrenzen
Was gilt für v <> Übergangsgeschwindigkeit?
v < Übergangsgeschwindigkeit:
-> Leistung an der Kraftschlussgrenze (hier: konstant)
v > Übergangsgeschwindigkeit:
-> Leistung an der Leistungsgrenze Z_max=P/v (linear fallend)
Was gibt es (ganz allgemein) für Widerstandskräfte in der Fahrdynamik?
• Beschleunigungswiderstand (Zugkraftüberschuss)
= F_a = F_Z - R >0
• spezifischer Widerstand (auf Gewichtskraft bezogene Größe)
= r_x = R_x / G
Wie lassen sich Widerstände klassifizieren, bzw. wie werden sie in diesem Kurs klassifiziert?
-> Es gibt andere, ebenfalls völlig korrekte Klassifizierungen.
I. Fahrwiderstand
A. Laufwiderstand A.1. Luftwiderstand • Luftwiderstand Bug (Druck) und Heck (Sog) • Luftwiderstand Zugoberfläche A.2. Zusatzwiderstand • Lagerreibungs- und Rollwiderstand • Stoßwiderstand
B. Streckenwiderstand
• Steigungswiderstand
• Krümmungswiderstand
II.
• Beschleunigungswiderstand
Wie lässt sich der Luftwiderstand unterteilen und wovon ist er abhängig?
Bug/Heck:
• Druckkraft am Bug
• Sogkraft am Heck
Zugoberfläche:
• Flächenreibungskraft
abhängig von: • Geschwindigkeit • Fahrzeugform • Fahrzeugoberfläche • Anströmwinkel
Was versteht man unter Lagerreibungswiderstand?
• Reibung in Wälz- oder Gleitlagern
-> proportional zum Gewicht des Fahrzeugs, aber unabhängig von der Geschwindigkeit
Was versteht man unter Rollwiderstand?
- verursacht durch Radlast
- beim Rollen entsteht Walkarbeit
- Sehr klein, Faktor 0,002 zur Gewichtskraft
-> proportional zum Gewicht des Fahrzeugs, aber unabhängig von der Geschwindigkeit
Was versteht man unter Stoßwiderstand?
- Fasst alle geschwindigkeitsabhängigen Anteile des Laufwiderstands zusammen
- Widerstand, der aus Schwingungsbewegung eines Fahrzeugs quer zur Fahrtrichtung herrührt
Was versteht man unter Steigungswiderstand?
• Widerstand, der aus der Steigung der Strecke entsteht
Was versteht man unter Beschleunigungswiderstand?
• Beschleunigung translatorischer und rotatorischer Massen
• Berücksichtigung durch einen Drehmassenzuschlagsfaktor (1,03-1,30)
->Umso größer, je höher der Anteil und je höher die Drehzahl rotatorischer Massen
Wie wird der Steigungswiderstand berechnet?
• Berechnung für kleine Winkel
==> sin(alpha)=tan(alpha)=i
i = h/l, z.B. 12,5/1000
-> in Promille (häufig verwendet):
s=12,5%o
Womit wird der Tunnelwiderstand berechnet?
- Tunnellänge
- Versperrmaß W = A_Fzg / A_Tunnel
- Rauigkeit => Zuglänge
Wie werden die Widerstände mit dem Z-V-Diagramm zusammengeführt?
- Z-V-Diagramm sinkt
- Widerstandskraft steigt
- Schnittpunkt wäre die physikalisch mögliche Höchstgeschwindigkeit (idR vorher festgelegt)
Welche Phasen hat das Z-V-Diagramm?
- Kraftschlussgrenze
- Übergangsgeschwindigkeit - - Leistungsgrenze
- Höchstgeschwindigkeit
