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Ein weiteres vollwertiges System befindet sich in Japan, dem MIHARA-Testzentrum14.Wenn in Bezug auf skalierte Fahrzeug-Track-Systeme der Hauptzweck darin besteht, Ergebnisse zu erhalten, die auf ein vollständiges System extrapoliert werden, impliziert das Problem der Maßstabskorrelation und der Ähnlichkeitsgesetze, dass experimentelle Ergebnisse auf dem skalierten Track nicht direkt auf Ergebnisse in einem vollständigen System extrapoliert werden können -Maßstabspur15,16.Es ermöglicht jedoch die Validierung von Rechenmodellen als Hauptvorteil.In diesem Sinne haben sich Rollenprüfstände als effektives experimentelles Werkzeug für die Untersuchung des Rad-Schiene-Kontakts und anderer Probleme in der Dynamik von Schienenfahrzeugen erwiesen17.Rollenprüfstände weisen jedoch aufgrund einiger Unterschiede, die wie folgt beschrieben werden, bestimmte Nachteile gegenüber der Verwendung von Teststrecken auf:Durch die Krümmung der Rolle verändert sich die Geometrie der Kontaktfläche zwischen Rad und Rolle, wobei die Kontaktfläche in Bewegungsrichtung kürzer wird.Dieser Unterschied beeinflusst die Größe der Kriechkräfte8,18,19.Die laterale und vertikale Struktursteifigkeit von Rollen kann sich von der Raupensteifigkeit unterscheiden.Verschleißmuster: Auf Gleisen ist der Testverschleiß gleichmäßiger verteilt, während er in einem Rollenprüfstand stärker auf die Rollenoberfläche konzentriert ist8.Das Einbringen von Spurunregelmäßigkeiten in Walzgerüste ist komplex und mühsam, da es eine zusätzliche Vibrationsquelle für die Walze bedeutet.Einige Beispiele für Rollenprüfstände, die Gleisunregelmäßigkeiten in gekrümmten Gleisen simulieren, sind in10,20 als Rollenprüfstand in Chengdu und Japan (RTRI) zu finden.Die Simulation einer Übergangskurve ist für ein Rollen-Rig komplex.Aus diesem Grund sind die Studien auf gerade oder gekrümmte Gleise mit konstantem Radius beschränkt.Nach bestem Wissen der Autoren gibt es nur sehr wenige Bibliographien, die Konstruktionen für Forschungszwecke beschreiben.Die University of Tokyo verfügt über die Chiba Experiment Station, IIS, mit einer 25 m langen skalierten Strecke (1/10), die aus folgenden Segmenten besteht: gerader Abschnitt, Übergangskurve, gekrümmte Strecke (R = 3,3 m), Übergangskurve und a gerade.In dieser Spur, deren Beschreibung in 21,22,23 zu finden ist, sind die Übergangskurven sinusförmig.Außerdem wird in24,25 der Bau eines Prüfstands für die Entwicklung und Erprobung aktiver Lenksysteme von Schienenfahrzeugen erläutert, der ein Gleismodell im Maßstab 1:5 ohne Überhöhung und zwei gerade Gleise (jeweils 6,41 m lang) umfasst ) zum Anschluss eines gebogenen Gleises mit R = 20 m und 14,30 m Länge.In26 wird ein Rad-Schiene-Prüfstand im Maßstab 1/5 verwendet.Es ist ein auf einem zentralen Drehpunkt montierter Balken mit einem einzelnen Rad an einem Ende des Balkens und einer kreisförmigen Laufbahn mit einem Durchmesser von 2,5 m.In 27, 28, 29 wird eine Gleisanordnung beschrieben.Es umfasst verschiedene Unterbaugruppen als Komponenten eines Gleisbauwerks, das um einen zentralen Drehpunkt gebogen wird, um einen kreisförmigen Schienenring mit einem Durchmesser von 4 m bereitzustellen.Ein weiteres Beispiel für eine skalierte Strecke ist die von Stapleford in Leicestershire (UK), die von der Eisenbahnabteilung der Institution of Mechanical Engineers im Rahmen des Railway Challenge Competition zu Schulungszwecken genutzt wird.Dieser Wettbewerb konzentriert sich auf die Kenntnis des vollständigen Zyklus des Entwurfs und der Herstellung eines Prototyps, der von akademischen und industriellen Mentoren unterstützt wird.Die Teilnehmer sollten eine maßstabsgetreue Lokomotive entwerfen und bauen, die auf einer Spurweite von 0,26 m (10 1/4") fahren kann, wobei strenge Regeln und festgelegte technische Details eingehalten werden.Die Lokomotiven werden auf der oben genannten Strecke getestet.Dieser Artikel beschreibt den Entwurf und die Herstellung eines skalierten Eisenbahngleises, dessen Geometrie mechanisch modifiziert werden kann.Die Schienen verfügen über ausreichende Freiheitsgrade, um unter kontrollierten Bedingungen die 4 Arten von Unregelmäßigkeiten einzuführen, die üblicherweise in konventionellen Gleisen gemessen werden: Ausrichtung, Spurabweichung, Querprofil und vertikales Profil30,31,32.Dieses Gleis ermöglicht die Untersuchung des dynamischen Verhaltens verschiedener Schienenfahrzeuge unter Unregelmäßigkeiten in geraden, gekrümmten und Übergangsgleisabschnitten.Es gibt experimentelle Einrichtungen, die es ermöglichen, die dynamische Reaktion eines Fahrzeugs auf verschiedene Streckenunregelmäßigkeiten zu untersuchen, aber die in diesem Artikel beschriebene skalierte Strecke ermöglicht es, die Unregelmäßigkeiten auf mechanische und kontrollierte Weise zu ändern.Eine Eisenbahnstrecke, bei der die Geometrie mechanisch modifiziert werden kann, um Unregelmäßigkeiten zu reproduzieren, ist neuartig und nach Kenntnis der Autoren weltweit einzigartig.Die Möglichkeit, die Geometrie des Gleises zu verändern, lässt vielfältige Möglichkeiten zu, nicht nur das Einbringen der 4 bekannten Gleisunebenheiten, sondern beispielsweise auch die Änderung des Überhöhungswinkels in Kurven.Darüber hinaus ist es ein System, das jederzeit zugänglich ist, um kostengünstige experimentelle Tests durchzuführen, und es hat die Vorteile eines Gleis- gegenüber einem Rollenprüfstand, obwohl aufgrund der Skalierungsgeometrie eine Strategie der Ähnlichkeitsgesetze verfolgt werden sollte, um Ergebnisse zu extrapolieren zu konventionellen Spuren, wie in33,34 gezeigt.Das Hauptziel besteht darin, die Eisenbahndynamik experimentell zu untersuchen, numerische Methoden zu validieren und neue Steuergeräte zu entwickeln, die extrapoliert oder in konventionellen Eisenbahnsystemen verwendet werden können.Die Spur ist nicht dafür ausgelegt, die bei der skalierten Größe erhaltenen Dynamikeffekte direkt auf die voll skalierte zu extrapolieren.Masse und Steifigkeit der Strecke wurden nicht skaliert.Das Papier ist wie folgt unterteilt: Abschnitt „Designanforderungen“, der die Designanforderungen für die Zwecke der gegenwärtigen und zukünftigen Forschung detailliert beschreibt;Der Abschnitt „Endgültiges Design und Herstellung“ zeigt das endgültige Design und die endgültige Herstellung, die die erforderlichen Spezifikationen erfüllen, und der Abschnitt „Qualitätskontrollen, die auf der skalierten Strecke durchgeführt werden“ erläutert die Qualitätskontrollen, die durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass die Spezifikationen erfüllt werden.Schließlich enthält der Abschnitt „Zusammenfassung und Schlussfolgerungen“ eine Zusammenfassung dieser Arbeit und Schlussfolgerungen.In diesem Abschnitt werden die Designanforderungen festgelegt.Einige der Anforderungen sind zu Forschungszwecken gerechtfertigt, während andere erforderlich sind, um den ordnungsgemäßen Bau der Strecke zu überprüfen.Wie bereits erwähnt, zeichnet sich das skalierte Gleis vor allem dadurch aus, dass seine Geometrie mechanisch verändert und Unebenheiten kontrolliert eingegeben werden können.Einige der Studien, die dieser Track ermöglicht, sind:Entwicklung von On-Board-Systemen, die in der Lage sind, die dynamischen Reaktionen der Fahrzeuge auf Spurunregelmäßigkeiten zu analysieren.Das Gleis erlaubt die experimentelle Messung der Dynamik von skalierten Schienenfahrzeugen, wie sie in35 nach Ähnlichkeitsgesetzen vorgestellt wird.Obwohl sich die mechanisch skalierten eingeführten Unregelmäßigkeiten auf die EN1384832-Standard-Wellenlängenbereiche von D1 (\(\lambda\) \(\in\) [3,25] m), D2 (\(\lambda\) \(\in\ ) [25,70] m) und D3 (\(\lambda\) \(\in\) [70,150] m), gültig für Trassenführung, Spurweite, Höhenprofil und Querniveau, könnte auch für die verwendet werden Analyse der kurzwelligen Unregelmäßigkeiten unter 1 m Wellenlänge (z. B. Riffelung).Im letzteren Fall können diese kurzwelligen Unregelmäßigkeiten nur dauerhaft eingeführt werden.Dazu dient die Kenntnis der vorhandenen Unregelmäßigkeiten dem Nachweis, dass die entwickelten Methoden zur Überwachung der Gleisgeometrie in der Lage sind, die bekannten Unregelmäßigkeiten zu erfassen.Einige Studien wurden bereits durchgeführt und sind in36 zu finden.Entwicklung von Systemen zur Messung der Kontaktkräfte in der Rad-Schiene-Schnittstelle.Derzeit ist die Messung der Aufstandskräfte mit dynamometrischen Radsätzen die genaueste Methode.Die Kalibrierung von dynamometrischen Radsätzen in Originalgröße ist jedoch ein komplexer und teurer Prozess und ist unter bestimmten Szenarien möglicherweise nicht ganz genau37.Dieser Vorgang wird in einer skalierten Spur stark vereinfacht.Einige Studien wurden in der in diesem Artikel beschriebenen skalierten Strecke durchgeführt, bei der vertikale, seitliche und Längskräfte gemessen wurden, wie in38 gezeigt.Die in38 gemessenen und mit Rechenmodellen validierten Kontaktkräfte können aufgrund von Ähnlichkeitsgesetzen nicht direkt auf die in einem maßstabsgetreuen System erhaltenen Kontaktkräfte extrapoliert werden, aber die Messtechniken können nach einer äquivalenten Methodik auf reale Fahrzeuge ausgedehnt werden.Fahrdynamische Auswirkung der Änderung der Gleissteifigkeit, wie sie bei einer Brücke auftritt.Der Standort der Gleise ist das Dach der Higher Technical School of Engineering der Universität Sevilla.Aufgrund dieses Standorts gab es Einschränkungen bei der Layoutentscheidung und bestimmte Einschränkungen, die zu Designspezifikationen geworden sind.Die wichtigsten Designanforderungen für Forschungszwecke sind die folgenden:Die Gleisgeometrie sollte die Art von Abschnitten haben, die in herkömmlichen Gleisen zu finden sind: gerade, konstante Krümmung und Übergangsabschnitte, die Abschnitte mit unterschiedlicher Krümmung verbinden.Auch Steigungen und Gefälle sollten in die Geometrie einbezogen werden.Jede Schiene sollte sich unabhängig in vertikaler und seitlicher Richtung bewegen (2 Freiheitsgrade für jede Schiene in der Querschnittsebene).Durch die Möglichkeit der seitlichen Verschiebung werden Spurabweichungen und Unregelmäßigkeiten in der Trassierung reproduziert.Durch die vertikale Verschiebung können die Unregelmäßigkeiten des Querniveaus und des vertikalen Profils reproduziert und die vertikalen Neigungen modifiziert werden.Die Möglichkeit, einen beliebigen Überhöhungswinkel zu erzeugen, ist erforderlich.Das Verfahren zur Variation der Gleisgeometrie soll einfach anwendbar sein.Schienen sollten wie bei den meisten herkömmlichen Gleisen diskret von Schwellen mit elastomerem Material getragen werden.Jeder Schienenabschnitt sollte so lang wie möglich sein, um die Anzahl der Unstetigkeiten im endgültigen Gleis zu reduzieren.Vertikale und seitliche Stufen in den Schienenstößen (minimal zulässige Abweichung der Position zwischen den Abschnitten, die mit aufeinanderfolgenden Schienenabschnitten in Kontakt stehen) sollten die Dynamik des Schienenfahrzeugs nicht stark beeinträchtigen, wenn es durch aufeinanderfolgende Schienenabschnitte fährt.Schweißverbindungen zum einfachen Austausch von Schienen (z. B. verschlissene Schienen, Schienen mit geriffelter Oberfläche, Schienen mit anderen Profilen usw.) sind nicht zulässig.Eine Trennung zwischen aufeinanderfolgenden Schienenabschnitten ist nicht zulässig, um den Einfluss auf die Dynamik des Schienenfahrzeugs beim Durchfahren der Fugen zu minimieren, mit Ausnahme der Berücksichtigung von Dehnungsfugen, die die Längenänderung der Schienen aufgrund von Temperatureinflüssen aufnehmen.Die Strecke sollte eine brückenartige Struktur enthalten.Die Brücke ermöglicht es den Fahrzeugen, eine Änderung der Gleissteifigkeit in Bezug auf die allgemeine Gleisbasisstruktur zu erfahren.Die Schienen dürfen durch die üblichen Belastungen nicht bleibend verformt werden.Schienenfahrzeuge mit geringem Gewicht (ca. 50 kg) werden auf der Strecke getestet.Die gestalterischen Anforderungen aufgrund des Standorts und des verfügbaren Platzes sind folgende:5-Zoll-Spurweite (127 mm).Dies impliziert einen Längenskalierungsfaktor in Bezug auf eine Standardspurweite von 1435 mm von 1/11,3.Die Auswirkungen auf das Dach, auf dem die Schiene installiert ist, sollten minimal sein.In diesem Sinne sollte das Dach nicht perforiert werden.Die Struktur sollte eine ausreichende Stabilität gewährleisten, um eine Verschiebung des Gleises zu vermeiden, und sollte die Ableitung von Regenwasser vom Dach des Gebäudes ermöglichen.Das Material der Stützmechanismen sollte geeignet sein, um Korrosion zu vermeiden, wobei zu berücksichtigen ist, dass die Schiene im Freien installiert wird.In diesem Abschnitt wird das endgültige Gleisdesign beschrieben.Als nächstes wird die Konstruktion von drei Teilen im Gleis beschrieben: Infrastruktur, Stützmechanismen und Schienen.Bei den für die Infrastruktur erforderlichen Spezifikationen wäre eine der geeignetsten Lösungen die Verwendung eines Betonfundaments, das eine Feste Fahrbahn simuliert39.Aufgrund der Einschränkungen am Ort der Strecke (das Dach einer Ingenieurschule und die von der Universität Sevilla festgelegten Einschränkungen) werden jedoch Metalltische in Betracht gezogen, die einfach auf dem Dach getragen werden.Auf den Tischen, die aus einer Struktur aus elektrogeschweißten Stahlrohren bestehen und mit verstellbaren Füßen ausgestattet sind, ist eine 6 mm dicke Stahlblechabdeckung mit einer Reihe von Perforationen verschraubt, die dazu bestimmt sind, die Befestigungsschrauben der als Stütze dienenden Stützmechanismen aufzunehmen für die Schienen.Sowohl die Strukturen der Tische als auch ihre Oberflächen sind aus feuerverzinktem Stahl gemäß UNE-EN-ISO 1461: 201040 gebaut, um ihnen einen angemessenen Korrosionsschutz zu bieten.Es gibt 47 Tische entlang der Rennstrecke.Die Größe der einzelnen Tische wurde auf eine maximale Länge von 2 m begrenzt, um die individuelle Handhabung zu erleichtern.Jede Struktur ist mit den angrenzenden verschraubt und bildet eine durchgehende Kette, um Steifigkeit und Stabilität zu gewährleisten.Aufgrund der Entwässerungsschrägen des Daches sind die Tischstützen verstellbar, wodurch Höhen- und Neigungsunterschiede ausgeglichen werden können.Die durchschnittliche Höhe der Tische beträgt 0,7 m und das höhere Niveau der Schienen verläuft in einer Höhe von 0,825 m.Die Vorteile, die dieses System gegenüber einem System wie herkömmlicher Schotter- oder Fester Fahrbahn bietet, sind folgende:Die Auswirkungen auf das Dach des Gebäudes sind minimal.Eine Konstruktion, die der konventionellen ähnelt, würde die Ableitung von Regenwasser beeinträchtigen, was das Risiko von Undichtigkeiten im Gebäude erhöhen würde.Es wird eine große Verringerung der dem Dach hinzugefügten Eigenlast in Bezug auf ein Betonfundament erreicht.In diesem Sinne würde ein Betonfundament etwa 630 kg/m gegenüber den 50 kg/m der vorgeschlagenen Infrastruktur hinzufügen.Das vorgeschlagene System ermöglicht eine genauere Positionierung der Stützmechanismen als jedes andere System, beispielsweise das Bohren des Betonfundaments, hauptsächlich weil die Positionierung und Vertikalität der Bohrer in Frage gestellt werden könnten.Die zur Herstellung der Basisstruktur gewählte Methode macht den Übergang vom 3D-Design zur Fertigung einfach.Komplexe Geometrien lassen sich so leicht realisieren, ebenso wie das Layout der verschiedenen geraden, konstanten Krümmungs- und insbesondere der Übergangsabschnitte des Gleises.Die Konstruktion ermöglicht die Durchführung von Vormontagearbeiten in mechanischen Werkstätten.Die Geometrie und Ausdehnung der Strecke konnte leicht modifiziert werden, indem Tische hinzugefügt oder entfernt wurden.Wartungsarbeiten sind auch einfacher als bei anderen Systemen, da die Basisstrukturtische bei Bedarf in Zukunft ausgetauscht werden könnten.Angesichts der Abmessungen der Dachfläche, die für die Installation der Gleise zur Verfügung steht, besteht die ideale Route, die ihre Länge maximiert, aus einem offenen Rundkurs von etwa 88 Metern Länge, der aus geraden Abschnitten, Übergangsabschnitten und gekrümmten Abschnitten besteht, wie in Abb. 1 mit blauen, roten bzw. grünen Linien wie folgt:Gerader Abschnitt von 20 m Länge.Dieser Abschnitt umfasst die brückenartige Struktur von 2 Metern Länge.Abschnitt mit konstanter Krümmung von 26 m Länge und 24 m Radius.Gerades Stück von 6 m Länge.Abschnitt mit konstanter Krümmung von 12 m Länge und 6 m Radius.Gerader Abschnitt von 12 m Länge.Horizontale Projektion verfolgen.In Blau sind die 3 geraden Abschnitte;in rot sind die 4 Übergangsabschnitte und in grün die 2 konstanten Krümmungsabschnitte.In einem geraden Abschnitt befindet sich eine Brücke.Die Strecke ist bis auf die letzten 12 Meter des geraden Abschnitts, in dem ein Höhenunterschied von 0,15 m enthalten ist, vollständig horizontal.Die Eigenschaften der Höhe des Gleises sind unten angegeben:Horizontalschnitt der ersten 75,91 m.Abschnitt mit Steigung von 3,75\(\%\) während 4 m.Die Gesamthöhe beträgt 0,15 m.Horizontalschnitt der folgenden 2 m.Abschnitt mit Gefälle von 5\(\%\) für 3 m bis zum Erreichen des Anfangsniveaus des ersten Abschnitts.Horizontaler Abschnitt von 2 m bis zum Ende der Strecke.Um abrupte Neigungsänderungen zu vermeiden, werden vertikale Übergangsabschnitte mit einem Mindestkrümmungsradius von 20 m verwendet.Deshalb sollten die Radien der vertikalen Übergangsabschnitte \(\ge\) 20 m betragen.Die Tragwerke dienen als Schwellen und lassen auch die Geometrie des Gleises Gleisunebenheiten in den Bereichen D1, D2 und D3 gemäß der Norm EN1384832 aufnehmen.Zusätzlich zum Variieren der Geometrie der Spur und zum Ermöglichen der Reproduktion von langwelligen Unregelmäßigkeiten können die Stützmechanismen mögliche Unvollkommenheiten in der geometrischen Anordnung korrigieren, die sich aus der Herstellung oder Installation der Spur ergeben.Die Tragwerke (Schwellen) haben in Längsrichtung äquidistante Abstände von 0,1 m, während bei konventionellen Gleisen äquidistante Abstände von etwa 0,6 m vorliegen.Der Abstand zwischen den Stützmechanismen ist größer als es dem Längenskalierungsfaktor von 1/11,3 entspricht, um den Zugang zu erleichtern und die Geometrie leicht zu variieren.Die Stützmechanismen werden nachstehend beschrieben, wobei jedes Teil durch eine Zahl in Klammern angegeben ist, die der in Fig. 2 gezeigten Zahl entspricht.Gemäß Fig. 2 sind zwei Schrauben (14) fest mit der Oberfläche des Tisches (13) verbunden.Zwei starke Platten (5) werden auf den Bolzen getragen, die durch ein Paar Winkel (12) verbunden sind.Der Abstand zwischen den starken Platten (5), der die Spurweite bestimmt, kann dank des Spanners (4) geändert werden.Die Stützmechanismen der Schienen befinden sich auf den Platten.Ein zentraler Körper (1) nimmt die Schiene (2) auf, die dank der Klammer (3) befestigt wird.Mit den Einstellbolzen (6) kann die zentrale Körperposition vertikal um ± 5 mm eingestellt werden.Die Schraube (7) wirkt auf den Flansch (8) und fixiert den Zentralkörper.Die beiden Muttern (11) zur Befestigung der Platten auf den Schrauben (14) passen dank der zwischengelegten Kegelscheiben (10) perfekt.Zwei Neopren-Gummischeiben mit 60 Shore Härte, 37 mm Durchmesser und 4 mm Dicke (9) realisieren die gewünschten Flexibilitätsverhältnisse für die Auflage der Schienen.Aus der vorstehenden Beschreibung wird abgeleitet, dass die Mechanismen die Fähigkeit haben, die Schienen an die erforderliche Geometrie anzupassen, wie im Folgenden beschrieben:Die Mechanismen erlauben eine unabhängige Bewegung jeder Schiene in Y-lateraler Richtung von ± 0,008 m und in Z von ± 0,008 m (siehe Fig. 3).Die Mechanismen sind so ausgelegt, dass ein Höhenunterschied zwischen den beiden Schienen von 10 mm in Z-Richtung zugelassen werden kann, so dass ein maximaler Überhöhungswinkel von 4,5\(^\circ\) reproduziert werden kann (siehe Abb. 4).Die freie Rotation der Zentralkörper in vertikaler Z-Achse und damit der Schiene ist erlaubt.Diese Funktion ist besonders nützlich in Kurven und Übergangsabschnitten.Es ermöglicht eine Schienendrehung von ±3\(^\circ\) in der Y-Achse, was bei Steigungen nützlich ist.Stützmechanismus mit maximalem Neigungswinkel ausgelegt.Das Aussehen, das die Mechanismen auf der Basisstruktur haben werden, wird als Renderbild in Abb. 5 gezeigt.3D-Renderansicht der entworfenen Mechanismen.Der Schienenquerschnitt wird durch maschinelle Bearbeitung von 8 x 20 mm Edelstahlstäben erhalten.Es zeichnet sich dadurch aus, dass der Schienenkopf dem normalisierten UIC60-Profil entspricht und eine Gesamtbreite von 8 mm aufweist.Die Höhe (19 mm nach Bearbeitung) ist nicht skaliert, da nur das Schienenkopfprofil Kontakt zu den Rädern hat.Der Schienenquerschnitt ist in Abb. 6 dargestellt. Es ist eine doppelte seitliche Nut zu erkennen, die als Halterung für die Klemmen dient und die Position und Ausrichtung der Schienen beibehält.Es gibt zwei Arten von Klemmen:Schiene-zu-Stützmechanismus-Klemme, in Abb. 2 mit Nummern (1) und (3) gezeigt.Schiene-zu-Schiene-Klemme.Die Konfiguration des Gleises basiert auf unabhängigen Schienenabschnitten von etwa 3 m Länge, die mechanisch durch Klemmen verbunden sind, gezeigt in Fig. 7 mit den Nummern (15) und (16).Querschnitt der Schiene-zu-Schiene-Klemme.Das für die Schienen verwendete Material ist Edelstahl AISI 304, der in einer CNC-Maschine gefräst wird.Um aufeinanderfolgende Schienen zu verbinden, werden ihre Enden bei 45\(^\circ\) abgeschrägt, so dass die Diskontinuitäten zwischen aufeinanderfolgenden Schienen minimiert werden.Auch zwei Dehnungsfugen wurden als Gleitfugen betrachtet, mit einer starren Verbindung in einem der zu verbindenden Abschnitte und einer gleitenden in dem anderen.Dabei werden die Dehnungsfugen entlang gerader Gleisabschnitte verlegt, um Fluchtungsfehler zu minimieren.Die skalierte Spur ist in der oberen linken Ecke des Gebäudes in Abb. 8 dargestellt, die eine Luftansicht ist.Luftaufnahme der in der oberen linken Ecke des Daches der Ingenieurschule der Universität Sevilla installierten Strecke (von Google Maps erhalten).Abbildung 9 zeigt eine der Tabellen, die die Grundstruktur bilden, es ist die Tabelle Nr.7, die zu einem geraden Gleisabschnitt gehört.Die Brücke ist in Abb. 10 dargestellt, deren Grundstruktur aus 2 lamellierten IPE80-Stäben gebildet wird.In Abb. 11 ist ein Detail der Verbindung zwischen aufeinanderfolgenden Schienen zu sehen.Abbildung 12 zeigt die Mechanismen, die die Schienen befestigen, und eine detaillierte Ansicht davon.Abbildung 13 zeigt das Ende der Strecke, wo sich die Abschnitte mit senkrechter Neigung befinden.Schließlich zeigt Abb. 14 verschiedene Ansichten des Gleises, wobei gerade, gekrümmte und Übergangsabschnitte unterschieden werden können.Tischtragwerk: Ansicht (links);horizontale Ansicht (rechts).Fotograf: Ludivine Mimar.Blick auf die 2m lange Brücke.Fotograf: Ludivine Mimar.Schiene-zu-Schiene-Klemme.Fotograf: Ludivine Mimar.Stützmechanismen (links) und Schiene zur Stützmechanismusklemme (rechts).Fotograf: Ludivine Mimar.Bauwerk mit Steigungen und Gefällen (links) und Prellböcken am Gleisende (rechts).Fotograf: Ludivine Mimar.Verschiedene Ansichten der Strecke.Fotograf: Ludivine Mimar.Nach dem Einbau des skalierten Gleises wurden gewisse Qualitätskontrollen durchgeführt.(1) Eine Untersuchung der Reaktion des Gleises aufgrund vertikaler und seitlicher Belastungen und (2) eine Gleisgeometriemessung mit einem topografischen Gerät, um die tatsächliche Geometrie des Gleises zu kennen.Die erhaltenen Ergebnisse werden in den folgenden Unterabschnitten gezeigt.Es wurden verschiedene Arten von Tests durchgeführt, um die Verschiebung der Struktur zu messen, wenn seitliche und vertikale Lasten aufgebracht werden.Die Durchbiegung der Struktur wird mit einer auf einem Stativ gelagerten Messuhr gemessen (siehe Abb. 15).Die Beschreibung dieser Tests und die erhaltenen Ergebnisse werden im Folgenden erläutert:Test 1: Reaktion auf eine seitliche Kraft.Mittels einer an einem Fixpunkt verankerten Umlenkrolle und einem Seil wird an verschiedenen Stellen der Schaltung in seitlicher Richtung eine Last von 200 N aufgebracht.Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. Zur Identifizierung der Messpunkte wird folgende Nomenklatur verwendet: \(XX-YYY-Z\) , wobei XX der Nummer entspricht, die die Struktur identifiziert (siehe Nummer 07, zum Beispiel in Abb. 9), YYY mit dem Abstand in mm vom Beginn der entsprechenden Struktur, und Z kann R für die rechte Schiene oder L für die linke Schiene sein41.Test 2: Reaktion auf eine vertikale Kraft.Eine Masse von 20 kg wurde auf den Schienen über den Stützmechanismen getragen, und die vertikale Verschiebung (insbesondere das Teil mit der Nummer (5) in Fig. 2) wurde gemessen.Die erhaltene Antwort ist in Tabelle 2 gezeigt. Die folgende Nomenklatur wird verwendet, um die Messpunkte zu identifizieren: \(XX-YYY\) , wobei XX der Nummer entspricht, die die Struktur identifiziert, oder den Buchstaben BR, die die Brücke bezeichnen, und YYY mit dem Abstand in mm vom Beginn des entsprechenden Strukturteils41.Test 3: seitliche Belastung der Brücke.In der Mitte der 2 m langen Brücke wurden unterschiedliche Lasten aufgebracht und mit einem Dynamometer gemessen (100, 200, 300 und 400 N).Die erhaltenen Ergebnisse sind in Abb. 16 (links) dargestellt, wo zu sehen ist, dass die seitliche Verschiebung linear mit der Belastung zunimmt.Test 4: Vertikallast auf der Brücke.Verschiedene Massen wurden in der Mitte auf der Brücke über den Stützmechanismen platziert und die vertikale Verschiebung (insbesondere das Teil mit der Nummer (5) in Abb. 2) wurde gemessen.Die Ergebnisse sind in Abb. 16 (rechts) dargestellt, wo gezeigt wird, dass auch die vertikale Verschiebung linear mit der Last zunimmt.Bei den verschiedenen angewandten Experimenten wurde beobachtet, dass die Struktur keine dauerhafte Verformung in seitlicher und vertikaler Richtung erleidet.Es wird auch beobachtet, dass die Brücke, die der am wenigsten steife Teil der Strecke ist, in ihrem Mittelpunkt ein lineares Trendverhalten erfährt.Testergebnisse unterstützen, dass die Annahme einer starren Spur vernünftig ist.Diese Schlussfolgerung wird nach Berücksichtigung der Kräfte und Verschiebungen gezogen, die auftreten würden, wenn ein 70-kg-Fahrzeug auf der Kurve mit kleinem Radius (R = 6 m) mit der relativ hohen Geschwindigkeit von 3 m/s fährt.In diesem Szenario beträgt die Zentrifugalkraft 105 N und die seitliche Verschiebung des Fahrzeugs 3,2 mm, wenn die Fahrbahn als starr angenommen wird.Dieser Wert der seitlichen Verschiebung ist der Rad-Schiene-Abstand.Wenn die Schiene flexibel ist, würde unter Verwendung der in den experimentellen Tests erhaltenen Steifigkeit das Inkrement der seitlichen Verschiebung aufgrund der Schienenflexibilität 0,2 mm betragen (siehe Abb. 16), das ist kleiner als ein Zehntel der „starren Gleisverschiebung“.Messung der Streckenreaktion auf konzentrierte Lasten.Seitliche Belastung mit Riemenscheibe, Masse und Messuhr (links), seitliche Belastung mit Dynamometer und Messuhr (Mitte) und vertikale Belastung mit Masse und Messuhr (rechts).Lateraler (links) und vertikaler (rechts) Versatz des Mechanismus, gemessen in der Mitte der Brücke, wenn unterschiedliche Lasten aufgebracht werden.Um die tatsächliche Geometrie des installierten Gleises zu kennen, wird die absolute Position einer Reihe von Punkten gemessen, die sich auf dem Kopf beider Schienen befinden und 50 mm voneinander entfernt sind.Der gewählte Abstand ermöglicht die Messung einer Unregelmäßigkeit mit einer Mindestwellenlänge von bis zu 100 mm.Die Position wird mit einer Totalstation (Marke TRIMBLE, Modell VX, die Winkel bis zu einer Bogensekunde messen kann) gemessen.Für jeden gemessenen Punkt wird der seitliche und vertikale Abstand zur theoretischen Position berechnet, die jeder Punkt gemäß dem ursprünglichen Entwurf haben sollte, um die anfänglichen Unregelmäßigkeiten zu bestimmen, die das Gleis hat.Dieses experimentelle Verfahren ist in 34 beschrieben.Die folgenden drei Kriterien werden festgelegt, um die Qualität der Herstellung und des Einbaus des Gleises zu bewerten:Ein globales Kriterium: Der absolute Abstand von einem Punkt zu seiner Position in der Entwurfsgeometrie sollte 0,05 m nicht überschreiten.Dieser Wert wurde so gewählt, dass zwischen dem Gleis und der umliegenden Bebauung ein Abstand besteht.Ein Unregelmäßigkeitskriterium: Bei Anwendung auf die aus topographischen Messungen erhaltenen Unregelmäßigkeiten eines Butterworth-Bandpassfilters 4. Ordnung mit den Wellenlängen \(\lambda _{min}\) = 0,3m und \(\lambda _{max}\)= 2,5 m (skaliertes D1-Niveau nach EN13848-532), der maximale seitliche und vertikale Abstand zu den Designpunkten sollte 2 mm nicht überschreiten.Spurweitenkriterium: Die Spurweitenabweichung, gemessen mit dem absoluten Abstand zwischen den Innenflächen der Schienen, darf nicht kleiner als -1 mm und nicht größer als 2,5 mm sein.Das für die Spurweite festgelegte Kriterium basiert auf den Grenzwerten der UNE-EN 13848-532.In dieser Norm reichen für Geschwindigkeiten unter 120 km/h vereinzelte Mängel der Spurweite von \(-\) 11 mm bis zu 35 mm des Nennwertes, wobei 1,435 m Spurweite als Nennwert in der Norm gelten.In Anbetracht dessen, dass die Nennbreite in der skalierten Spur 0,127 m beträgt, können für eine skalierte Geschwindigkeit von weniger als 2,95 m/s einige Grenzen von \(-\) 0,98 mm und +3,1 mm zugelassen werden.Die Abbildungen 17, 18, 19 und 20 zeigen die nach Anwendung des Bandpassfilters erhaltenen Unregelmäßigkeiten: Spurabweichung, Querniveau, Ausrichtung bzw. vertikales Profil.Es ist ersichtlich, dass die Messungen innerhalb des zulässigen Bereichs betrachtet werden. Die gemessenen Unregelmäßigkeiten, um die Qualität der Installation des Gleises zu überprüfen, sind die statischen.Aber auch bei dieser maßstäblichen Strecke wurde die Vermessung der Gleisgeometrie mit einem automatisierten Messfahrzeug angewandt, und der Vergleich zwischen statischer und dynamischer Vermessung findet sich in42.Gefilterte skalierte Spurweitenabweichung.Gefilterte skalierte Track-Cross-Level-Unregelmäßigkeit.Gefilterte skalierte Spurausrichtungsunregelmäßigkeit.Gefilterte Unregelmäßigkeit des vertikalen Profils der skalierten Spur.Dieser Artikel stellt den Prozess des Entwurfs, der Herstellung und des Einbaus eines skalierten Eisenbahngleises vor, das es ermöglicht, Gleisunregelmäßigkeiten in seine Referenzgeometrie einzuführen, wie z. B. Spurabweichungen, Querniveau, Ausrichtung und vertikales Profil.Der Hauptvorteil des in diesem Artikel vorgestellten skalierten Tracks besteht darin, dass er die Entwicklung verschiedener Methoden ermöglicht, die auf herkömmliche Systeme extrapoliert werden können.Einige Beispiele für diese extrapolierbaren Methoden, die unter Verwendung dieser skalierten Strecke entwickelt wurden, sind Methoden, die die Geometrie überwachen und Unregelmäßigkeiten erkennen, die die Wartung von Eisenbahnschienen verbessern, und Methoden, die es ermöglichen, die Auswirkungen der Unregelmäßigkeiten auf die Dynamik der Fahrzeuge zu untersuchen .Die Spur ist nicht dafür ausgelegt, die bei der skalierten Größe erhaltenen Dynamikeffekte direkt auf die voll skalierte zu extrapolieren.Die skalierte Strecke ermöglicht einen einfachen Zugang zu experimentellen Versuchen unter kontrollierten Bedingungen, die auf herkömmlichen Strecken nicht leicht zugänglich sind.Es basiert auf Konstruktionsvorgaben und darauf aufbauend wird die durchgeführte Konstruktion erläutert.Mag.Technik.Int.Int.Appl.Eng.Wissenschaft.Eng.Int.Eng.Wissenschaft.Eng.Int.Eng.Wissenschaft.Eng.Int.Eng.Standard.Standard.Standard.Standard.Sie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchenSie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchenSie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchenSie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchenSie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchenJeder, mit dem Sie den folgenden Link teilen, kann diesen Inhalt lesen:Leider ist für diesen Artikel derzeit kein teilbarer Link verfügbar.Bereitgestellt von der Content-Sharing-Initiative Springer Nature SharedIt