Schienenfahrzeugdynamik

Professor Klaus Knothe, 1937 in Breslau geboren, studierte von 1956 bis 1963 an den Technischen Hochschulen in München und Darmstadt (Abschluss Dipl.-Ing., Fachrichtung Mathematik). Er war anschließend Assistent für Mechanik und Konstruktionsberechnung an der TU Berlin.

1. Einleitung.- 1.1 Grundlegende Aufgaben des Rad/Schiene-Systems.- 1.2 Bedeutung der Dynamik für den Betrieb von Schienenfahrzeugen.- 1.3 Zur Geschichte der bahntechnischen Forschung seit 1800.- 1.4 Bahntechnische Industrie in Europa.- 1.5 Übersicht über das Buch.- 2. Modellierung von Fahrzeug, Gleis und Anregung.- 2.1 Vorüberlegungen und Koordinatensysteme.- 2.2 Fahrzeugmodellierung.- 2.3 Modellierung des Gleises und der Anregung.- 3. Modellierung des Rad/Schiene-Kontaktes.- 3.1 Profilgeometrie.- 3.2 Kinematik des Kontakts von Rad und Schiene.- 3.3 Normalkontaktmechanik.- 3.4 Tangentialkontaktmechanik.- 4. Vertikaldynamik. Bewegungsgleichungen und freie Schwingungen.- 4.1 Bezeichnungen und Annahmen.- 4.2 Bewegungsdifferentialgleichungen mit Impuls und Drallsatz.- 4.3 Prinzip der virtuellen Verrückungen für Starrkörpersysteme.- 4.4 Aufstellen der Bewegungsgleichungen mit dem Prinzip.- 4.5 Bewegungsgleichungen für elastische Wagenkästen.- 4.6 Lösung für freie Schwingungen.- 4.7 Übungsaufgaben zu Kapitel 4.- 5. Erzwungene Vertikalschwingungen, Frequenzbereichslösung.- 5.1 Komplexe Schreibweise.- 5.2 Vertikalschwingungen beim Abrollen über ein Cosinusgleis.- 5.3 Fahrzeug auf allgemein periodischem Gleis.- 5.4 Lösung für ein Fahrzeug mit elastischem Wagen.- 5.5 Aufgaben zu Kapitel 5.- 6. Regellose Schwingungen.- 6.1 Charakterisierung einer unregelmäßigen Fahrbahn.- 6.2 Ermittlung der Fahrzeugantwort bei regelloser Gleisanregung.- 6.3 Spektrale Leistungsdichten von Gleislagefehlern.- 6.4 Wegkreisfrequenzen und Zeitkreisfrequenzen.- 6.5 Bedeutung des Antwortleistungsspektrums.- 7. Schwingungseinwirkungen auf den Menschen - Komfortbeurteilung.- 7.1 Wertungsziffer nach Sperling.- 7.2 ISO 2631.- 7.3 CEN Norm ENV 12299.- 7.4 Abschlussbemerkungen.- 7.5 Übungsaufgaben zu Kapitel 7.- 8. Einführung in die Lateraldynamik.- 8.1 Vorbemerkung.- 8.2 Sinuslauf und Klingelformel.- 8.3 Voraussetzungen und Annahmen bei der Ableitung der KlingelFormel.- 8.4 Bestimmung der wirksamen Konizität mit Gleichung (8.13).- 9. Bewegungsgleichungen für die Lateraldynamik.- 9.1 Prinzip für einen gefesselten Radsatz.- 9.2 Übungsaufgaben zu Kapitel 9.- 10. Laterales Eigenverhalten eines Radsatzes.- 10.1 Ermittlung von Eigenwerten und Eigenvektoren.- 10.2 Wurzelortskurven.- 10.3 Näherungslösung für niedrige Geschwindigkeiten.- 10.4 Stabilitätsuntersuchung mit Beiwertbedingung oder HurwitzKriterium.- 10.5 Kritische Geschwindigkeit eines Einzelradsatzes.- 10.6 Interpretation der Stabilitätsgrenzbedingung des Einzelradsatzes.- 10.7 Übungsaufgaben zu Kapitel 10.- 11. Laterales Eigenverhalten und Stabilität von Drehgestellen.- 11.1 Nummerische Ermittlung der Eigenwerte und der Grenzgeschwindigkeit.- 11.2 Analytische Näherungslösungen bei Drehgestellen.- 11.3 Übungsaufgaben zu Kapitel 11.- 12. Stabilität von Drehgestell-Fahrzeugen.- 12.1 Stabilität eines aus zwei Wagen bestehenden Zuges.- 12.2 Stabilität eines Drehgestellfahrzeugs.- 12.3 Anregungen zur Weiterarbeit zu Kapitel 12.- 13. Nichtlineare Stabilitätsuntersuchungen.- 13.1 Vorbemerkung.- 13.2 Nichtlineare kritische Geschwindigkeit.- 13.3 Verfahren von Urabe und Reiter.- 13.4 Methode der Quasilinearisierung.- 13.5 Grenzen der Fourierzerlegung.- 13.6 Nichtlineare Stabilitätsberechnung im Zeitbereich.- 13.7 Anregungen zur Weiterarbeit zu Kapitel 13.- 14. Quasistatischer Bogenlauf.- 14.1 Historische Vorbemerkung.- 14.2 Allgemeine Anmerkungen.- 14.3 Bogenlauf eines Radsatzes.- 14.4 Radsatz im mitgeführten Rahmen.- 14.5 Bogenlauf von Drehgestellen und ganzen Fahrzeugen.- 14.6 Verschleißberechnung im Rad-Schiene Kontakt.- 14.7 Übungsaufgaben zu Kapitel 14.- 15. Beanspruchungsermittlung von Fahrzeugkomponenten.- 15.1 Einleitung.- 15.2 Prinzipielle Vorgehensweise.- 15.3 Spannungsberechnung im Bauteil.- 15.4 Ermittlung von Beanspruchungskollektiven.- 15.5 Schadensakkumulation - Festigkeitsnachweis.- 15.6 Übungsaufgaben zu Kap. 15.- 16. Anhang.- 16.1 Formelzeichen.- 16.2 Koordinatensysteme.- 16.3 Grundlagen der Kontaktmechanik.- Funktion ? für die Lösung nach Vermeulen-Johnson.- 16.5 Grundgleichungen der vereinfachten Rollkontakttheorie.- 16.6 Stabilitätsbedingungen charakteristischer Gleichungen mit dem Hurwitz-Kriterium.- 16.7 vcrit mit Nebendiagonalgliedern der Dämpfungsmatrix.- 17. Literaturverzeichnis.