DLR FORSCHUNGSINFRASTRUKTUR NGT-FAHRWERK (NGT-FUN) - ELIB ...
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FA H R Z E U G E & K O M P O N E N T E N N G T - FA H R W E R K
DLR Forschungsinfrastruktur
NGT-Fahrwerk (NGT-FuN)
Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt baut im Rahmen des Projektes
Next Generation Train einen ersten Prototyp des für den Hochgeschwindigkeits-
verkehr entwickelten, mechatronischen Einzelradfahrwerkes. Bis Ende 2022 wird
das Fahrwerk mit einem Integrationsprüfstand in Betrieb genommen und
anschließend auf Rollprüfständen und in Versuchsfahrzeugen weiter getestet.
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1. Einleitung Dr.-Ing. Daniel Lüdicke David Krüger, B.Eng.
Homepageveröffentlichung unbefristet genehmigt für DLR /
Wissenschaftlicher Mitarbeiter (McGill University)
Im Projekt Next Generation Train (NGT) am Institut für Systemdynamik Wissenschaftlicher Mitarbeiter
und Regelungstechnik des Deut- am Deutschen Zentrum für Luft-
bündelt das Deutsche Zentrum für Luft- schen Zentrums für Luft- und und Raumfahrt e.V., Institut für
und Raumfahrt e. V. (DLR) seine Kompe- Raumfahrt. Technischer Projekt- Fahrzeugkonzepte, seit 2017 im
tenzen im Bereich der Schienenfahrzeug leiter im Projekt NGT-FuN und für Forschungsfeld Fahrzeugarchi-
MKS-Simulation, Sensorik und tekturen und Leichtbaukonzepte.
forschung. In diesem Rahmen entwickelt Automatisierung verantwortlich. Seit 2014 Leiter des Projektkno-
genehmigt / © DVV Media Group GmbH
das DLR Methoden und Technologien für daniel.luedicke@dlr.de tens „NGT CARGO“ innerhalb des
zukünftige Schienenfahrzeuge und de- Projekts Next Generation Train.
monstriert die Forschungsergebnisse an- david.krueger@dlr.de
hand von Fahrzeugkonzepten wie einem
doppelstöckigen Ultra-Hochgeschwindig
keitszug (NGT HST) [1]. Aufgrund der be- Dipl.-Ing. (FH) Christian Weber,
sonderen Vorteile bezüglich Verschleiß- eines strukturoptimierten Einzelrad-Ein- M.Eng.
reduktion, Bauraumbedarf und Masse zelfahrwerkes mit mechatronischer Spur- Wissenschaftlicher Mitarbeiter
am Deutschen Zentrum für Luft-
konzentrieren sich die Aktivitäten in der führung und radnahem, aber primär ge und Raumfahrt e. V., Institut für
Fahrwerkstechnik auf die Entwicklung federtem, Direktantrieb. Fahrzeugkonzepte, Forschungs-
feld Alternative Energiewandler;
dortige Kernthemen sind die
Berechnung und Auslegung von
elektrischen Maschinen.
christian.weber@dlr.de
Björn Goetjes, M.Sc.
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
am Institut für Systemdynamik
und Regelungstechnik des
Deutschen Zentrums für Luft-
und Raumfahrt. Verantwortlich
für MKS-Simulationen und Rege-
lungsaufgaben am Fahrwerk.
bjoern.goetjes@dlr.de
Dr.-Ing. Andreas Heckmann
Abteilungsleiter SR-FAZ-RS am
Institut für Systemdynamik und
Regelungstechnik des Deutschen
Zentrums für Luft- und Raum-
fahrt. Projektleiter NGT-FuN.
andreas.heckmann@dlr.de
1: Bisher genutzter Rollprüfstand im Maßstab 1:5 [2]
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Die bisherigen Arbeiten umfassen den
virtuellen Entwurf, umfangreiche Finite
Elemente (FE-) und Mehrkörper-Simulati-
onen (MKS) für das NGT-Fahrwerk, sowie
vielversprechende Experimente mit einem
Fahrwerksmodell auf einem skalierten 1: 5
Rollprüfstand, dargestellt in Bild 1.
Im Zeitraum von 2019 bis 2022 bauen
Wissenschaftler mehrerer DLR Standorte
gemeinsam einen funktionsfähigen Proto-
typ des NGT-Fahrwerkes im Maßstab 1:1.
In Zusammenarbeit mit externen Dienst-
leistern werden die Fahrwerkskompo-
nenten fertigungsgerecht auskonstruiert 2: CAD-Modell und Grundstruktur des NGT HST (FuN) Fahrwerkes
und im zweiten Projektjahr gefertigt. Im
dritten Jahr folgt der Aufbau eines Integ-
rationsprüfstands zur Inbetriebnahme des
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Fahrwerkes, mit dem die Kinematik, Sen-
sorik und Aktorik überprüft werden kann.
Anschließend steht dieser Prototyp als anhand derer im Folgenden der Aufbau verschiedene Gütekriterien wie minimaler
„Forschungsinfrastruktur NGT-Fahrwerk“ und die Funktionsweise des Fahrwerkes Verschleiß oder Stellenergie bestmöglich zu
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(NGT-FuN) für DLR-interne und externe beschrieben werden. erreichen sind.
Forschungsaktivitäten zur Verfügung. Das Die gelben Zug-Druck-Stangen halten Aus Gründen der Bauraum- und
primäre Ziel von NGT-FuN ist der prinzipi- den Fahrwerksrahmen (Schwarz) parallel Wirkungsgradoptimierung werden die
elle Funktionsnachweis des Fahrwerks und zum Wagenkasten bzw. Integrationsprüf- Motoren direkt am Rad platziert und ge-
dessen Eignung für den Hochgeschwin- stand (nicht dargestellt) und übertragen triebelos ausgeführt. Jeder Motor ist teilab-
digkeitsverkehr sowie das Erreichen des Längskräfte. Die Übertragung der Längs- gefedert und mittels einer flexiblen Kupp-
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Technologie-Reifegrades 6, vgl. [1]. Dazu kräfte vom Fahrwerksrahmen auf den Rad- lung an ein Rad angebunden. Die hohen
soll NGT-FuN ab Ende 2022 für zunächst träger (Blau) erfolgt über die zwei gelben Drehmomenten- und Leistungsdichten
drei Jahre in jeweils zwei Messkampagnen Lenker. Deren angewinkelte Anordnung (2050 Nm/180 kW/200 kg pro Rad) wer-
pro Jahr auf externen Rollprüfständen be- stellt sicher, dass die laterale Mittenposi- den durch eigens entwickelte hochpolige,
trieben werden. Im Anschluss daran ist die tion des Radträgers im Fahrwerksrahmen permanent erregte Synchronmaschinen
Erprobung in einem Schienenfahrzeug auf gehalten und nur die Gierbewegung frei- erreicht. Aufgrund der hohen Polpaarzahl
Test- und Prüfanlagen vorgesehen. gegeben wird. Auch die als Blattfedern erfolgt die Ansteuerung der Traktionsma-
Der Artikel stellt das Fahrwerks- und (gelb) ausgeführten Primärfedern verbin- schine mittels Traktionsumrichter, in des-
Prüfstandskonzept vor. Es wird der Aufbau den den Radträger mit dem Fahrwerksrah- sen Leistungstransistoren das Halbleiter-
und die Funktionsweise des mechatroni- men und geben über Lenker mit verschie- material Siliciumcarbid (SiC) zum Einsatz
schen Fahrwerks sowie des Integrations- denen Drehgelenken die Gierbewegung kommt. Eine Wassermantelkühlung führt
prüfstands erläutert. Des Weiteren werden frei. Wie in [3] erläutert, sind die Einzelrä- die Verlustleistung bzw. Wärmestrom der
die Entwicklungs- und Simulationswerk- der (Hellgrau) auf dem Radträger zu einem Maschinen ab.
zeuge vorgestellt und ein konkretes An- Radpaar montiert. Es existiert keine durch- Die Entwicklung der strukturellen
wendungsszenario der Spurführungsrege- gängige Radsatzwelle, was eine über die Hauptkomponenten des Fahrwerks wie
lung in der Simulation gezeigt. ganze Fahrzeuglänge durchgehend ebe- Radträger und Fahrwerksrahmen erfolg-
ne Begehbarkeit auf beiden Ebenen des te unter Verwendung innovativer Leicht-
2. Fahrwerks- und Prüfstandskonzept Doppelstockzugs ermöglicht. bauprinzipien, um leichte, hochbelast-
Die Spurführungsregelung erzeugt bare mechanische Strukturen in einem
Der folgende Abschnitt führt in den Aufbau eine stabile Fahrdynamik der unabhän- sehr begrenzten Bauraum zu realisieren.
und die Funktionsweise des Fahrwerks ein, gig voneinander drehenden Räder und Dabei wurde eine Methode zur systema-
stellt den dazugehörigen Integrationsprüf- ermöglicht gleichzeitig eine Radial tischen Erstellung leichtbauoptimierter
stand vor und beschreibt die Sensorik und lenkung des Radpaares in Gleisbögen. Fahrwerkskonzepte erarbeitet und unter
die simulationsbasierte Entwicklung der Das Spurführungsprinzip basiert auf Dif- Beachtung statischer sowie dynamischer
Automatisierungstechnik. ferenzdrehmomenten zwischen dem lin- Lasten für die Konstruktion und Auslegung
ken und rechten Rad, was in der Folge zu des Fahrwerks angewandt [4]. Die mecha-
2.1. Funktionsweise und Konstruktion einem Drehmoment am Radträger um die nische Struktur des Fahrwerks basiert auf
des Fahrwerkes Hochachse führt. Hierdurch kann die Spur- Schweißbaugruppen aus Hohlprofilen und
führungsregelung den Radträger, auch bei Blechen mit Gussknoten, die in erster Li-
Bild 2 zeigt auf der linken Seite die me- Gleislageabweichungen, immer in Rich- nie die Krafteinleitungsstellen bilden. Mit
chanische Konstruktion des Fahrwerkes. tung der gewünschten Position im Spur- dieser Entwicklungsmethodik und unter
Auf der rechten Seite ist die schematische kanal einlenken bzw. lateral ausregeln. Mo- Berücksichtigung der Funktionsanforde-
Grundstruktur des Fahrwerkes dargestellt, derne Regelungsverfahren ermöglichen rungen ist es möglich, ein umfassend struk-
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turell leichtbauoptimiertes, angetriebenes Hallenkran in den Prüfstand gehoben wer- Der Prüfstand erhält aus Sicherheits-
Fahrwerkskonzept mit einer Masse von cir- den kann. Über den vier Sekundärfedern und Schallschutzgründen eine durchsich-
ca 3,3 Tonnen zu erstellen. befinden sich Einstell- bzw. Vorspannein- tige Einhausung, die für den normalen
richtungen, die die in der ersten Projekt- Laborbetrieb und Präsentationen vorgese-
2.2. Der Integrationsprüfstand phase vorgesehenen Spiralfedern vorspan- hen ist. Eine zweite, stark schalldämmende
nen. Die Spiralfedern sollen später durch Einhausung ist ebenfalls geplant.
Zur Unterstützung der ersten Inbetrieb- aktive Komponenten ersetzt werden.
nahme und zur Vorbereitung von Testkam- Eine Schienenrolle, die eine gerade 2.3. Prüfstandsautomatisierung und Sensorik
pagnen auf externen Leistungsprüfstän- Endlosschiene darstellt, bildet die Ober-
den entsteht für das Fahrwerk ein eigener bauschnittstelle. Aus Bauraumgründen ist Das Fahrwerk und der Integrationsprüf-
Integrationsprüfstand am DLR Standort in der Rollendurchmesser auf 0,6 m begrenzt, stand werden als mechatronische Systeme
Oberpfaffenhofen. Dieser bildet eine Sys- was eine zusätzliche Herausforderung betrachtet, die neben der Mechanik über
temumgebung zum schrittweisen Aufbau bei der Implementierung der Spurfüh- umfangreiche Sensorik, Messtechnik und
und zur Inbetriebnahme des Fahrwerks, rungsregelung darstellt. Die Anbindung Signalverarbeitung verfügen. Die gesamte
jedoch auf eine Maximalgeschwindigkeit der Zug-Druck-Stangen zur Ableitung der Messtechnik ist in einem Schaltschrank zu-
von 5 m/s und ein antreibendes bzw. brem- Längskräfte und der Sekundärfederung sammengefasst. In einem weiteren, direkt
sendes Drehmoment von max. 850 Nm be- entsprechen den Wagenkastenschnittstel- angrenzenden 19-Zoll Schrank sind das
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schränkt. Die vollständigen Leistungstests len. Sensoren messen die übertragenen Rapid-Control-Prototyping-System (RCP),
erfolgen auf externen Rollprüfständen. Der Kräfte und Bewegungen in allen Raum- Netzwerktechnik, Server und eine Unter-
Prüfstand inklusive Fahrwerk ist mit einem richtungen. Die energetische Schnitt- brechungsfreie Stromversorgung (USV)
Gesamtgewicht von 5 t transportabel und stelle zu den Motorumrichtern bildet ein untergebracht. Das Labornetzteil erhält aus
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somit nicht nur für wissenschaftliche Versu- 16 kW Labornetzteil mit 400 V…1000 V DC Bauraum- und EMV-Gründen einen separa-
che, sondern auch für Präsentationen z. B. Zwischenkreisspannung. ten Standort.
auf Messen geeignet. Um ein Reaktionsmoment im Rad-Rol- Das Sensorkonzept leitet sich aus den
Der mechanische Aufbau des Integ- le-Kontakt zu erzeugen, sind an der Rolle für die Echtzeitanwendungen benötigten
rationsprüfstandes besteht aus einem in eine Magnetpulverbremse sowie eine Si- Signalen ab, welche für den operativen
Bild 3 in weiß dargestellten Prüfstandsrah- cherheitsbremse mit je 850 Nm verbaut. Betrieb z. B. für eine Schätzung des Fahr-
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men („Käfig“), einer Schienenrolle, einem Bei Bedarf ersetzt ein Synchronmotor mit zeugzustands, der Reibverhältnisse und
Messrahmen aus Aluminiumprofilen und 1 kNm die Magnetpulverbremse. Zwischen der Position benötigt werden. Diese Sen-
diversen Anbauteilen. Der obere Teil des den Aktoren und der Rolle messen zwei sorik muss den Robustheitsanforderungen
Prüfstandsrahmens ist abnehmbar, sodass Messflansche das übertragene Drehmo- einer rauen Fahrwerksumgebung genü-
das Fahrwerk (oder Einzelteile) mit einem ment. gen. Für die relative Bewegungsmessung
der großen Fahrwerksteile (Radträger und
Fahrwerksrahmen) kommen daher über-
wiegend LVDT-Sensoren zum Einsatz.
Für die konstruktive und mechatroni-
sche Beurteilung des Fahrwerkes, sowie zur
Validierung der Simulationsmodelle, wer-
den weitere Kraft- und Bewegungsgrößen
durch eine (von der Fahrwerkssensorik)
unabhängige Referenzsensorik gemessen.
Die dreidimensionalen Bewegungen des
Radträgers und des Fahrwerksrahmens er-
fassen 20 Laser-Abstandssensoren. Auch
die Kraft, Inertial- und DMS-Sensorik, die
nicht direkt für den Betrieb des Fahrwerkes
vorgesehen ist, zählt zur Referenzsensorik.
Die Lastpfade sind (bis auf wenige Ausnah-
men) mit Kraft- und Drehmomentsensoren
instrumentiert. Auf den Radlagern und
in der Mitte des Radträgers sind variable
Messpositionen vorgesehen und mit unter-
schiedlicher Inertialsensorik bestückt.
Das RCP-System (dSpace SCALEXIO)
besteht aus einer Rechnereinheit mit meh-
3: NGT-FuN Integra- reren CPU-Kernen, denen unterschiedli-
tionsprüfstand mit che Echtzeitprogramme oder –simulatio-
Fahrwerk
nen zugewiesen sind. Die Messverstärker
Quelle: A. Poßeckert sind hiervon separiert und werden über
digitale Echtzeitschnittstellen (IOCNET,
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4: Rollprüfstand 1:1 Modell des NGT-FuN Fahrwerks, Simpack Simulation (links) und Modelica/Dymola Simulation (rechts)
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EtherCAT) mit der Rechnereinheit verbun- 2.4. Mehrkörpersimulationen onsmodelle und Simulationsumgebun-
den. So können die Messverstärker vom (Entwicklungs- und Simulationswerkzeuge) gen. Zur Untersuchung der detaillierten
Systemhersteller oder von spezialisierten Fahrwerkseigenschaften wie Komfort nach
Messtechnikherstellern flexibel eingesetzt Für das NGT-Fahrwerk und den NGT-FuN- EN 12299, Fahrstabilität nach EN 14363
werden. Prüfstand gibt es verschiedene Simulati- oder Seitenwind nach EN 14067-6 werden
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Mehrkörpermodelle des NGT-HST Zuges in sind CAD-Modelle eingebunden. Kraftele- Die Sensoriksimulation bildet dabei
Simpack und Dymola verwendet. In Sim- mente, wie die Sekundärfedern oder Hebel, die Schnittstelle zwischen den idealen
pack wird hauptsächlich die Fahrdynamik sind mit vereinfachten Geometrieelemen- physikalischen Signalen der Mehrkörper-
des Fahrwerks untersucht. Die Dymola ten dargestellt. simulation und der Echtzeitsoftware, die
Umgebung mit der objektorientierten und Der Abgleich der beiden Simulati- technische Sensorsignale des „realen“ Prüf-
gleichungsbasierten Modellierungsspra- onsmodelle untereinander, sowie die standes erwartet. Die Sensor-Modellstruk-
che Modelica dient demgegenüber zur Im- Aktualisierung und Validierung verfüg- tur ist in einen physikalischen und einen
plementierung und Auslegung komplexer barer Fahrwerks- und Prüfstandshard- technischen Teil untergliedert, der jeweils
Regler- und Beobachterkonzepte. ware, wird kontinuierlich fortgeführt. das ideale Sensorverhalten, ein Störungs-
In Bild 4 auf der linken Seite ist das Beide Modelle können durch Functional und ein Fehlermodell enthält. Mit dieser
Simpack Mehrkörpermodell des NGT-FuN Mockup Units (FMU) [6] erweitert und Methode wurden alle geplanten Sensoren
Fahrwerkes zu sehen. Wie in Bild 2 gezeigt, selbst als FMU in anderen Simulations- (LVDT, Laser, Inertial, Kraft/Dehnung (DMS)-
basiert das NGT-FuN Fahrwerk auf dem Mit- programmen oder Echtzeitumgebungen Sensoren) modelliert [7].
telwagenfahrwerk des NGT HST. Die Schie- integriert werden. In einem weiteren Entwicklungsschritt
nenrollen befinden sich unter den Rädern wird die Offline-Simulationsumgebung auf
und können Reaktionskräfte und -momen- 2.5. Simulationsbasierte Entwicklung das Zielsystem migriert. Neben der Echt-
te aus dem Rad-Schiene-Kontakt aufneh- der RCP-Echtzeitanwendungen zeitsoftware führen weitere Rechnerkerne
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men. Die Körper und Kraftelemente des des RCP-Systems die Sensorik- und MKS-Si-
Fahrwerkes sind schematisch dargestellt. Nachdem der Integrationsprüfstand und mulation als FMU aus. Die Schnittstellen der
Auf der rechten Seite von Bild 4 ist das das Versuchsfahrwerk voraussichtlich Echtzeitsoftware sind nun nicht mit der exter-
Modelica/Dymola-Mehrkörpermodell des erst ab Ende 2021 zur Verfügung stehen, nen Peripherie verbunden, sondern mit der
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Fahrwerks mit Prüfstand dargestellt. Es erfolgt die Entwicklung der Echtzeitsoft- Sensorik- bzw. Aktoriksimulation. Das nichtli-
basiert auf der DLR RailwayDynamics Bib- ware des RCP-Systems bis dahin in einer neare Mehrkörpermodell ist indes zu rechen-
liothek (RDL) [5] und enthält die gleichen Offline-Simulationsumgebung (Software- aufwändig, um es in Echtzeit auszuführen, so-
konstruktiven Eigenschaften wie das Sim- in-the-Loop). Diese Simulationsumgebung dass die Taktzeit des gesamten RCP-Systems
pack-Modell. Diese zweigleisige Modell (Bild 5) bildet den gesamten Prüfstand ab, gegenüber der Realzeit skaliert wird. Dies hat
umgebung im Projekt NGT-FuN erlaubt es, indem die Prüfstandsmechanik aus der zu- jedoch keinen Einfluss auf die Simulations-
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die RDL umfassend in Vergleichssimulatio- vor beschriebenen MKS-Umgebung mithil- ergebnisse. Mit dieser Anordnung wird die
nen und Experimenten zu verifizieren und fe einer Sensorik- sowie Aktoriksimulation Ausführbarkeit der Echtzeitsoftware auf dem
zu validieren. Zur Visualisierung der Körper mit der Echtzeitsoftware verbunden wird. Zielsystem nachgewiesen und eine effektive
Methode geschaffen, die Echtzeitsoftware
in einer Simulationsumgebung auf der Ziel-
hardware weiterzuentwickeln.
3. Ergebnisse
Um die Anwendung der eben beschrie-
benen Entwicklungsumgebung zu ver-
anschaulichen, werden im Folgenden
erste Ergebnisse der Synthese des Spur-
führungsreglers auf dem Integrationsprüf-
stand dargestellt.
Im Gegensatz zu konventionellen Rad-
satzfahrwerken zeigen Einzelradfahrwerke
keinen Wellenlauf. Die Spurführungseigen-
schaften müssen durch andere Verfahren
erzeugt werden [8]. So basiert die Spur-
führungsregelung des mechatronischen
NGT-Fahrwerks auf einem Differenzdreh-
moment zwischen rechtem und linkem
Rad, welches den Radträger in die Mitte
bzw. eine andere, vordefinierte Position im
Spurkanal „lenkt“. Diese Regelung vermei-
det weitestgehend die sehr verschleißin-
tensiven Spurkranzanläufe und reduziert
den Verschleiß insgesamt deutlich.
Im Allgemeinen hängt die Lateraldyna-
mik und somit das Auftreten von Spurkranz-
5: Simulationsumgebung mit Sensorik-/Aktoriksimulation anläufen stark von der Fahrgeschwindigkeit
und möglichen Gleisanregungen ab. Solche
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6: Laterale Position
des Radpaares im
Spurkanal
(rot: Soll,
schwarz: Ist) (oben),
Regelabweichung
(unten)
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Gleisanregungen mit den Schienenrollen Um dennoch auf dem Integrationsprüfstand gen der Lateralregelung eingeleitet. Damit
des Integrationsprüfstands zu erzeugen, die Spurführungsregelung zu untersuchen lassen sich grundlegende Reglereigenschaf-
wie auf dem Rollprüfstand in Freimann [9], wird das Szenario angepasst: Die Gleisanre- ten untersuchen und darstellen, wobei auf
ist technisch sehr aufwändig und wird, auch gungen werden nicht durch eine Bewegung den strukturellen Unterschied zwischen
angesichts der Fortschritte in der Mehrkör- der großen Schienenrollen dargestellt, son- Stör- und Führungsverhalten von Regelun-
persimulation, als unwirtschaftlich erachtet. dern durch transiente Sollwertschwankun- gen zu achten ist.
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Mit dieser Fahrwerksentwicklung einer eigenen Motor- und Umrichterent- der Fahrwerkstechnologie, insbesondere
wicklung. Eine Simulationsumgebung un- von Einzelradfahrwerken mit mechatroni-
möchte das DLR einen Beitrag terstützt die Entwicklung der Echtzeitsoft- schen Systemen, bietet hierfür ein großes
ware durch die Kopplung von bereits Innovationspotential.
für einen noch ressourcen vorhandenen Mehrkörpermodellen und
schonenderen, effizienteren Sensorikmodellen für das zukünftige Ra-
pid-Control-Prototyping Steuergerät.
und komfortableren Die Funktionsfähigkeit und die Eig-
nung des Fahrwerkes für den Hochge-
Hochgeschwindigkeitsverkehr schwindigkeitsverkehr werden nach einer Literatur
leisten. grundlegenden Inbetriebnahme am DLR in
[1] Winter, J.: Next Generation Train – 20 Jahre
Oberpfaffenhofen auf externen Leistungs- Forschung für die Eisenbahn. Eisenbahntechnische
Rollprüfständen und durch Fahrzeugversu- Rundschau (ETR) (2019) 03, S. 17 – 21
che in Prüfzentren nachgewiesen. [2] Kurzeck, B. u. Keck, A.: Die Spurführung des „Next
Mit dieser Fahrwerksentwicklung Generation Train“, Oberpfaffenhofen 2013. https://www.
youtube.com/watch?v=nBGQA9TogPs, abgerufen am:
möchte das DLR einen Beitrag für einen
18.11.2020
noch ressourcenschonenderen, effiziente- [3] Krüger, D., Gomes Alves, C., König, J., Winter, J. u.
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ren und komfortableren Hochgeschwindig- Friedrich, H. E.: Next Generation Train Fahrwerk: Ein
In Bild 6 ist das Simulationsergebnis keitsverkehr leisten. Die Weiterentwicklung leichtbauoptimiertes Fahrwerkskonzept für den Hoch-
einer Simpack-Mehrkörpersimulation des geschwindigkeitsverkehr. ZEVrail – Zeitschrift für das
gesamte System Bahn 142 (2018) 03
NGT HST Fahrwerkes im NGT-FuN Integra-
[4] Krüger, D., König, J., Rehermann, M. u. Winter, J.: Next
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tionsprüfstand dargestellt. Die Sollvorgabe Generation Train Fahrwerk: Eine neuartige Methode für
der lateralen Position des Lateralreglers die Leichtbauoptimierung von Schienenfahrzeugfahr-
und die eingeregelte laterale Position des werksstrukturen. ZEVrail – Zeitschrift für das gesamte
Radträgers entsprechen der Gleisstörung System Bahn 141 (2017) 06/07
[5] Heckmann, A., Ehret, M., Grether, G., Keck, A., Lüdicke,
einer deutschen Hochgeschwindigkeits- Danksagung D. u. Schwarz, C.: Overview of the DLR RailwayDyna-
strecke, allerdings dort bezogen auf eine „Wir möchten uns für die gute mics Library. Proceedings of the 13th International
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10-fach längere Strecke. Die Anforderun- Zusammenarbeit mit Herrn Stocker Modelica Conference, Regensburg, Germany, March
gen an die Lateraldynamik sind damit um und Herrn Edelmann von IABG bei der 4‐6, 2019. Linköping Electronic Conference Procee-
den Faktor 10 höher, als es bei der geringen dings. Linköping University Electronic Press, Linköpings
Konstruktion des Integrationsprüfstan- universitet 2019, S. 323 – 332
Geschwindigkeit von 10 km/h in der Rea- des bedanken.“ [6] Modelica Association: Functional Mock-Up Inter-
lität zu erwarten wäre. Auf Seite 67 ist die
„Einen Dank auch an Hr. Hügl und Kol- face, 2020. https://fmi-standard.org/, abgerufen am:
Regelabweichung des Lateralreglers aufge- legen von der Firma Hörmann Vehicle 23.11.2020
tragen. Es zeigt sich, dass der Lateralregler Engineering GmbH für die fertigungs-
[7] Blazevic, M.: Entwicklung einer Co-Simulationsum-
bei einer mittleren Regelabweichung von gebung für einen Schienenfahrzeug-Fahrwerksprüf-
gerechte Konstruktion des Radträgers stand mit Sensorsimulation, Hochschule für angewand-
0,12 mm den Sollwertschwankungen auf und Fahrwerksrahmens“ te Wissenschaften München Masterarbeit.
dem Integrationsprüfstand gut folgt. Das München 2020
„Die Autoren möchten unserem
Szenario verdeutlicht einen wichtigen As- [8] Carballeira, J., Baeza, L., Rovira, A. u. García, E.:
ehemaligen Kollegen Gustav Grether
pekt: die mechatronische Spurführung er- für die sehr gute Zusammenarbeit
Technical characteristics and dynamic modelling of
laubt es, die Position des Fahrwerks inner- Talgo trains. Vehicle System Dynamics 46 (2008) sup1,
danken und für die Mitwirkung an S. 301 – 316
halb des Spurkanals frei zu bestimmen. So dem Vortrag auf der 17. Internationa- [9] Bergander, B.: The roller rig in München-Freimann –
lässt sich Verschleiß nicht nur reduzieren, len Schienenfahrzeugtagung 2020 in An estimation. Der Rollprüfstand in München-Freimann
sondern auch die Profiltreue des Rades Dresden, der diesem Artikel zugrunde – Eine Würdigung. ZEVrail Glasers Annalen 128 (2004)
steuern. liegt.“ 8, S. 316 – 329
4. Zusammenfassung
Das DLR entwickelt im Projekt „Next Ge-
neration Train“ ein mechatronisches
Einzelradfahrwerk für den Hochge-
schwindigkeitsverkehr. Im Rahmen der
Summary
DLR-Großinvestition „Next Generation Train
– Forschungsinfrastruktur NGT-Fahrwerk“ DLR research infrastructure
(NGT-FuN) wird ein Prototyp im Maßstab NGT-trolley (NGT-FuN)
1:1 aufgebaut und auf einem hierfür ent- Within the project „Next Generation Train – research infrastructure NGT-trolley”, DLR builds the prototype
wickelten Integrationsprüfstand in Betrieb of a mechatronic independent trolley for high-speed transport on a 1:1 scale. The trolley will be imple-
genommen. mented in an integration test bed up by the end of 2022. The functionality and suitability of the trolley for
Die Fahrwerksentwicklung basiert auf high-speed transport will then subsequently be proved on a chassis dynamometer and by attempts in
einem iterativen Prozess zwischen Konst- test centers.
ruktion und Mehrkörpersimulation sowie
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