Error Estimation in Wheel-Rail Normal Contact Area Measurements Using Pressure Sensitive Film

Diese Monografie präsentiert eine Reihe von Forschungsaktivitäten, die darauf abzielen zu bestimmen, ob Druckmessfilme ein geeignetes Werkzeug für eine quantitative Bewertung des Kontaktbereichs zwischen Rad und Schiene sind. Zunächst wurde der Einfluss von Faktoren wie Geometrie, aufgebrachter Last und Oberflächenrauhigkeit auf den resultierenden Abdruck durch analytisch zugängliche Fallstudien gründlich untersucht. Dies ermöglichte eine präzise Bestimmung des systematischen Fehlers, der die experimentellen Ergebnisse verändert. Anschliessend wurden finite Elemente Darstellungen des Messverfahrens untersucht, um die Messabweichung auf der Grundlage mechanischer Prinzipien zu charakterisieren. Aufgrund der hervorragenden Reproduzierbarkeit des Messverfahrens sowie der aussagekräftigen Erkenntnisse aus den Simulationen mit finiten Elementen wurde ein empirisch kalibriertes Film-Modell entwickelt, das mit den experimentellen Ergebnissen übereinstimmt. Dieses Modell wurde abwechselnd zwischen Rad- und Schienenmodellen eingesetzt, um den Messfehler zu schätzen, der unter typischen Betriebsbedingungen auftritt. Die Ergebnisse unterstreichen die deutliche Abhängigkeit des Messfehlers von der Oberflächenrauhigkeit, lassen jedoch auf eine robuste und zuverlässige Verwendung von Druckmessfilmen zur Validierung von Rad-Schiene-Kontaktmodellen schliessen, vorausgesetzt, dass sowohl numerische als auch experimentelle Lösungen die gleiche relevante Realität darstellen.