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Die Seitenwindstabilität spielt heutzutage eine entscheidende Rolle im Zulassungsverfahren von Schienenfahrzeugen und wird oft zur zentralen Randbedingung im Entwurfsprozess. In vielen Ländern, einschließlich Deutschland, basiert der Sicherheitsnachweis auf der numerischen Simulation des Fahrverhaltens unter ausgewählten Randbedingungen und enthält sowohl die fahrdynamischen und aerodynamischen Eigenschaften des Fahrzeugs als auch die zu erwartenden Windverhältnisse. Die Güte des Nachweises hängt deshalb von der Genauigkeit der verfügbaren Berechnungsmodelle ab. In dieser Hinsicht ist eine große Diskrepanz festzustellen: Mittels der Mehrkörperdynamik ist es einerseits möglich, bei bekannten Randbedingungen das Verhalten des fahrenden Fahrzeugs sehr genau zu ermitteln; andererseits können die auf das Fahrzeug wirkenden aerodynamischen Lasten, die von der aerodynamischen Gestaltung des Fahrzeugs und dem Windszenario abhängen, nur grob geschätzt werden. In dieser Arbeit werden zunächst Verbesserungen in der Modellierung erarbeitet, sowohl auf der aerodynamischen als auch der fahrzeugdynamischen Seite. Um die parametrischen Unsicherheiten in den Sicherheitsnachweis einzubeziehen, wird dann in dieser Arbeit die konventionelle Risikoanalyse mit Methoden aus der Zuverlässigkeitsanalyse gekoppelt. Darüber hinaus werden Sensitivitätsanalyse und Optimierung entsprechend dem vorgestellten Ansatz formuliert und erweitert, um die Anwendung der Zuverlässigkeitsanalyse nicht nur im Nachweis- sondern auch im Entwurfsprozess zu ermöglichen. Die vorgestellten Methoden werden auf den realistischen Fall eines Hochgeschwindigkeitszuges angewandt.
Nowadays, crosswind stability is a key topic for the homologation of railway vehicles and thus a pivotal boundary condition in their design process. In many countries, including Germany, the safety proof is based on the numerical simulation of the driving behaviour of the vehicle in extreme situations and must necessarily include the aerodynamic and driving performances of the vehicle as well as the wind conditions to be reasonably expected during operation. It follows that the quality of the safety proof depends on the accuracy of the available models. In this respect a deep gap can be observed: on the one hand high accuracy can be reached by multibody simulation in the investigation of the driving dynamics; on the other hand the aerodynamic loads acting on the vehicle, which depend on the vehicle shape and the wind scenario, can be estimated only with poor accuracy. In this work some improvement in the modelling of the aerodynamic phenomena and the driving dynamics are firstly introduced. Then, in order to include parametric uncertainty in the safety proof, the conventional risk analysis for crosswind stability has been coupled with methods from reliability analysis. Furthermore, sensitivity analysis and optimisation can be reformulated on the basis of the proposed approach, so that reliability analysis can be integrated not only in the safety proof but also in the design process. The discussed methods have been tested on the real case of a German high speed train.