Ihr professioneller Dienstleister für Strömungssimulationen
Vialis NMA Railway Signalling entwickelt, baut, installiert und wartet
Schlagbäume für Schienenübergänge. Der Gesetzgeber schreibt vor, dass bei
Stromausfall der Schlagbaum in den horizontalen Stand fallen muss, um den
Übergang zu schließen und Unfälle zu verhindern. Jedoch können bei
ungünstigen Windverhältnissen die angreifenden aerodynamischen Kräfte
dafür sorgen, dass der Schlagbaum in seinem vertikalen Stand bleibt. Dies
ist nicht nur ein Sicherheitsrisiko in Küstenregionen, sondern auch zwischen
Hochhäusern, wo regelmäßig lokale Sturmböen entstehen können. Daraus
ergibt sich ein Bedarf für stromlinienförmige Schlagbäume mit einem
niedrigen Luftwiderstand.
Nachdem Vialis NMA einen ersten Prototypen für einen solchen
Schlagbaum produziert hatte, hat FlowMotion eine Serie von Messungen im
Windkanal der Fakultät Luft- und Raumfahrt der technischen Universität
Delft durchgeführt, um die Beziehung zwischen Windbelastung und
aerodynamischen Kräften zu bestimmen. Dafür wurde ein Stück des
Prototypen mit dem Kräftemeßsystem des Windkanals verbunden, welches
3 Kräfte und 3 Momente mit einer Genauigkeit von 0,01 Newton simultan
messen kann. Dieses System erlaubt auch das ferngesteuerte Drehen des
Prototypen um die Längsachse.
Zusätzlich zu den Messungen der Kräfte, wurde mit einer Frequenz-
Analyse der Strömung in der Region stromabwärts des Schlagbaumes untersucht, ob die sogenannte „Von Karman
Wirbel-Straße” auftritt. Hat diese Wirbelstraße eine Frequenz, Zusätzlich zu den Messungen der Kräfte, wurde mit einer
Frequenz-Analyse der Strömung in der Region stromabwärts des
Schlagbaumes untersucht, ob die sogenannte „Von Karman Wirbel-Straße”
auftritt. Hat diese Wirbelstraße eine Frequenz, die der Eigenfrequenz des
Schlagbaumes ähnlich ist, tritt Resonanz auf. Im Resonanzfall beginnt der
Schlagbaum mit steigender Amplitude zu schwingen, bis es letztendlich zum
Bruch kommen kann.
In der zweiten Phase des Projektes wurden die Meßwerte der Windkanal-
untersuchung bearbeitet, um die zu erwartenden Kräfte in der freien Atmosphäre zu errechnen. Hierbei wurden
verschiedene Wetterbedingungen, sowie verschiedene Landschaftstopographien berücksichtigt. Als Wetterdaten wurden
die Wetterstatistiken des Niederländischen Wetterdienstes (KNMI) benutzt. Auf Basis dieser Ergebnisse konnte nicht
nur ein statisch und dynamisch optimierter Schlagbaum entwickelt werden, der bei allen Wetterbedingungen die
Sicherheitsanforderung erfüllt, sondern auch dessen aerodynamische Charakteristik vollständig beschrieben werden
kann.
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Beratendes
Ingenieurbüro für
Wärme- und Strömungstechnik
Vom Winde verweht
Reduzierung des Strömungswiderstandes einer
Bahnschranke
Vialis NMA Railway Signalling
www.vialis.nl
Schlagbaum