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Das Energiesystem eines Brennstoffzellenfahrzeugs besteht in der Regel aus zwei Energiequellen: Einem Brennstoffzellenstapel (FC) und einem Batteriepaket. In diesem Artikel wird ein auf endlichen Zustandsmaschinen basierender Algorithmus verwendet, um die Energiemanagementstrategie (EMS) des Brennstoffzellen-Hybridsystems zu lösen. Der Betriebsmodus des Systems wird in 3 primäre Modi unterteilt, je nach hohem, mittlerem und niedrigem Ladegrad (SOC) der Batterie, und dann werden 10 Untermodi entsprechend der numerischen Beziehung zwischen der Bedarfsleistung, der Brennstoffzellenausgangsleistung und der Batterieausgangsleistung für das Energiemanagement bzw. die Steuerung unterteilt. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass die in diesem Artikel entworfene Energiemanagementstrategie mit endlichen Zustandsautomaten den SOC der Batterie schrittweise auf einen angemessenen Bereich einstellen, die dynamische Belastung der Brennstoffzelle wirksam reduzieren und die Kraftstoffeinsparung des Fahrzeugs verbessern kann.

Betriebsdaten-Management moderner Schienenfahrzeuge wird aktuell im Zusammenhang mit der Optimierung von Instandhaltungsprogrammen ausführlich diskutiert. Mit unserem Beitrag beleuchten wir die Rolle, die die Erfassung von Betriebsdaten im Engineering Prozess spielen kann. Wir zeigen an einigen Beispielen, dass die verfügbaren Prozessgrößen – auch ohne den Einsatz zusätzlicher Sensorik – wertvolle Hinweise auf die, aus Engineering-Sicht relevanten, Betriebszustände einer Lokomotive erlauben. Die Engineering-Analyse basiert auf der Zeitreihenrepräsentation dieser Größen, was nicht umbedingt zur Datenstruktur des instandhaltungsgetriebenen Betriebsdaten-Managements passt. Auch dieses Spannungsfeld diskutieren wir in unserem Beitrag.

Der Luftwiderstand ist ein wichtiger Faktor für die Geschwindigkeitsleistung von Hochgeschwindigkeitszügen. Der Luftwiderstand nimmt quadratisch mit der Geschwindigkeit zu, so dass bei höheren Geschwindigkeiten der Einfluss der Luftströmung immer größer wird. Die Gestaltung von Hochgeschwindigkeitszügen ist daher darauf ausgerichtet, den Luftwiderstand zu minimieren, um die Effizienz zu maximieren. In diesem Artikel wird gezeigt, welche Potentiale zur Hebung der Effizienz vorhanden sind. Hierbei spielen die Fahrwerke eine nicht unwesentliche Rolle. Durch Anbringung von Verkleidungselementen kann der Luftwiderstand maß­geblich verbessert werden. Die Herausforderungen bei der Entwicklung dieser Bauteile liegen in der aero­dynamischen Form­gebung, der Festig­keits­auslegung aufgrund von hohen Belastungen, der Gewähr­leistung des Brandschutzes und Widerstandsfähigkeit gegen Schotterflug bei gleichzeitiger Anforderung hinsichtlich Mini­mierung von Gewicht und Kosten. Neben klassischen Materialien für die Fahrwerksverkleidung wie Stahl, Aluminium und Faserverbundwerkstoff wird ein Eco-Design aus Holz­schicht­verbund vorgestellt. Es wird die Herangehensweise bei der Materialcharakterisierung, der Festigkeitsbewertung und die Erprobung von Bau­teilen in Labor und Feldversuch beschrieben. Eco-Design ist eine wichtige Strategie für ein Unternehmen wie Siemens Mobility, um nachhaltigere Produkte zu entwickeln und gleichzeitig die Umweltauswirkungen der Geschäftsaktivitäten zu minimieren. Hierbei hat sich Holz als Werkstoff mit hohem Potential für Verkleidungs­elemente herausgestellt, das diesen Anforderungen gerecht werden kann.

Unter bestimmten Kontaktbedingungen zwischen Rad und Schiene können selbsterregte Schwingungen angeregt werden, die zu gegenphasigen Drehbewegungen der Radscheiben und hohen Torsionsmomenten in der Radsatzwelle führen. Zur Bestimmung des maximalen Torsions­moments sind bislang aufwendige Test­fahrten erforderlich, da keine Verfahren bekannt waren, die eine konservative Berechnung des Torsions­moments ermöglichen [1]. In den vergangenen Jahren wurden die drei folgenden Berechnungsmethoden vertieft untersucht, um das maximale, dynamische Torsions­moment zu berechnen:

– Simulationen von komplexen Mehrkörpersystemen (MKS)
– Differentialgleichungssysteme mit numerischer Berechnung
– Vollständig analytische Berechnung durch Reduktion auf ein Minimalmodell

In dieser Publikation sollen diese Berechnungsmethoden näher vorgestellt werden und durch eine Gegenüberstellung der jeweils berechneten und gemessenen Ergebnisse deren Möglichkeiten aber auch Limitationen aufgezeigt werden.