Ihr professioneller Dienstleister für Strömungssimulationen
Schnee ist für alle Schienenfahrzeuge ein großes Problem. Die Gründe dafür
sind vielschichtig. Das beginnt bei der Verminderung des Sicht, über Schnee
die durch Ventilationsöffnungen eintritt, auf elektrischen Anlagen schmilzt und
zu Kurschlüssen führen kann, bis hin zu vereisten Schienen und Weichen.
Gerade bei letzterem ist ein sicherer Schienenverkehr nicht mehr möglich.
Aus diesem Grunde besitzen Weichen Heizungen, die das Eis in möglichst
kurzer Zeit zum Schmelzen bringen sollen. Diesem wichtigen Thema hat sich
das Konsortium Graybar, bestehend aus Fordere BV und Waverail, ange-
nommen. Beide Parteien sind internationale Unternehmen im Bereich Infra-
struktur im Schienenverkehr. Graybar hat zum Thema Weichenheizung
zahlreiche analytische Unter-suchungen des Wärmetransportes und Infrarot
Messungen durchgeführt.
Um noch mehr Informationen über die
Inneren, nicht sichtbaren, Vorgänge zu
erhalten, wurde FlowMotion dazu beauftragt, diese zu simulieren. Dazu wurden
Strömungs-Simulationen (CFD Computational Fluid Dynamics) durchgeführt.
Hierbei wurden nicht nur sämtliche Komponenten einer Weiche wie Schienen-
profiel, Schwelle, Untergrund, Gleitplatten, elektrische Heizung und verschiedene
Eisblöcke modelliert, sondern auch alle Wärmeübertragungsmechanismen, wie
Wärmeleitung, Wärmestrahlung und freie Konvektion, simuliert. Die Modellierung
der Eisschmelze war dabei eine besondere Herausforderung.
Die sehr hohe Informationsdichte der Simulationen erwies sich als großer Vorteil,
um die Wärmeströme im Inneren der Weiche und deren Abhängigkeiten von den
thermischen Eigenschaften der verschiedenen Komponenten und den Umgebungs-
zuständen genau zu verstehen. Deshalb wurden eine Vielzahl von Varianten
berechnet und die Schmelzzeit bestimmt.
Es zeigte sich, dass eine Reduzierung der Schmelzzeit nur mit einer hohen
elektrischen Leistung zu bewerkstelligen ist. Diese große elektrische Leistung führt
allerdings auch zu hohen Temperaturen des Schienenkörpers, der nicht nur zu
Verformung der Spur, sondern auch zu einer Gefährdung von Flora und Fauna
führen kann.
Graybar ist es gelungen einen möglichst optimalen Kompromiss zu finden, um
einen sicheren Schienenverkehr zu gewährleisten.
Niederlassungen:
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Beratendes
Ingenieurbüro für
Wärme- und Strömungstechnik
Eis auf den Schienen
Wärmetransport in einer Weichenheizung
Graybar Benelux
www.graybar.nl
Temperatur
Geschwindigkeit
Simulationsmodell