Untersuchung passiver Lenkkonzepte mittels MATLAB SIMULINK für deren Einsatz in einer modifizierten Tram 2000
Authors: Heinrich Stefan , Urbinati Simone 
Published: September 2022

Die Schienenfahrzeigindustrie zählt zu den traditionsreichsten und damit
auch eher konservativen Industrien im Maschinenwesen. Dennoch gibt
es neben innovativen Themen wie der voranschreitenden
Autonomisierung oder der Etablierung von Wasserstoff-Brennzellen-
Technologien auch Konzepte der aktiven Spurführung von
Schienenfahrzeugen. Als junges, aufstrebendes Start-Up entwickeln wir
bei Traila ein solches aktives Lenkkonzept (Traila-Active-Steering),
welches neben Geräuschemissionen vor allem auch den Verschleiß im
Schiene-Rad-Kontakt reduziert. In unserer gegenwärtigen Projektphase
haben wir in Zusammenarbeit mit den Verkehrsbetrieben Zürich (VBZ)
eine Straßenbahn Typ T2000 übernommen, mit welcher wir nun einen
prototypischen Funktionsnachweis unserer Technologie erbringen
können.
Im Rahmen sicherheitsrelevanter Untersuchungen wurden für das
eigenentwickelte, aktiv gesteuerte Drehgestell neben der aktiven auch
passive Steuerkonzepte untersucht. In diesem Beitrag werden
unterschiedliche Kinematiken zur passiven Steuerung auf deren
Adaption für die Tram 2000 hin untersucht und dabei eine eigens
entwickelte Schiene-Rad-Bibliothek in MATLAB SIMULINK eingesetzt.
Neben den dynamischen Untersuchungen am Model fokussiert sich der
Beitrag besonders auf eine Beurteilung der passiven Sicherheit mit Hilfe
der in MATLAB SIMULINK verfügbaren Werkzeuge. Es wird gezeigt, wie
basierend auf Hydraulik-, Mechanik-, Steuerungs- und Regelungs- sowie
externer Bibliotheken ein domänenübergreifendes und
multiphysikalisches Modell als virtueller Zwilling der T2000 insbesondere
unserer Modifikationen aufgebaut und für den Einsatz in einem HILPrüfstand
aufgearbeitet wird.

Investigation of passive steering concepts
using MATLAB SIMULINK for their
application in a modified Tram 2000
The rail vehicle industry is one of the most traditional and thus also rather
conservative industries in mechanical engineering. Nevertheless,
alongside innovative topics such as the advancing autonomisation or the
establishment of hydrogen fuel cell technologies, there are also concepts
for the active guidance of rail vehicles. As a young, up-and-coming startup,
we at Traila are developing just such an active steering concept (Traila
Active Steering), which, in addition to noise emissions, above all reduces
wear in the rail-wheel contact. In our current project phase, we have
taken over a tram type T2000 in cooperation with the Zurich Transport
Authority (VBZ), with which we can now provide prototypical functional
proof of our technology.
Within the framework of safety-relevant investigations, passive control
concepts as well as active control concepts were examined for the selfdeveloped,
actively controlled bogie. In this presentation, different
kinematics for passive control are investigated with regard to their
adaptation for the Tram 2000, using a specially developed rail-wheel
library in MATLAB SIMULINK. In addition to the dynamic investigations
on the model, the presentation focuses in particular on an assessment of
passive safety with the help of the tools available in MATLAB SIMULINK.
It is shown how, based on hydraulic, mechanical, control and external
libraries, a domain-spanning multi-physical model is built up as a virtual
twin of the T2000, in particular of our modifications, and processed for
use in a HIL test bench.