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Entwicklung einer Prüf- und Bewertungsmethodik für Ladungssicherungssysteme

Klonecki, Kamil :
Entwicklung einer Prüf- und Bewertungsmethodik für Ladungssicherungssysteme.
Technische Universität, Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2017)

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Entwicklung einer Prüf- und Bewertungsmethodik für Ladungssicherungssysteme_Dissertation_Klonecki.pdf - Accepted Version
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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Entwicklung einer Prüf- und Bewertungsmethodik für Ladungssicherungssysteme
Language: German
Abstract:

Logistikunternehmen stehen in der heutigen Zeit zunehmend unter Kosten-, Termin- und Leistungsdruck. Um unter diesem Druck zu bestehen, sind die beteiligten Unternehmen unter anderem auf einen kosteneffizienten Transport angewiesen. Grundvoraussetzung hierfür ist eine hinreichende Ladungssicherung, mit der teure Warenschäden vermieden bzw. reduziert werden. Die momentan angewendeten Methoden zur Auslegung und Bewertung von Ladungssicherungsmaßnahmen sowie die daraus resultierenden Sicherungsmethoden beruhen größtenteils auf über 25 Jahre alten, praktischen Erfahrungen und empirischen Erkenntnissen. Bei den Auslegungs- und Bewertungsverfahren stand und steht nicht die vollständige Abbildung der Realität im Vordergrund, sondern die Einfachheit bei der Durchführung. Folglich ist zu bezweifeln, ob mit diesen Methoden eine ökonomische und sicherheitstechnische Optimierung von Ladungssicherung möglich ist und somit auch, ob diese Methoden den steigenden Anforderungen hinsichtlich Transporteffizienz gewachsen sind. Gegenstand dieser Dissertation ist daher die wissenschaftliche Analyse von Ladungssicherung im Straßenverkehr und die Entwicklung einer entsprechenden generischen Prüf- und Bewertungsmethodik. In einer Analyse des Stands der Technik und Forschung im Bereich Ladungssicherung wird aufgezeigt, dass die heutigen Verfahren zur Evaluierung von Ladungssicherung keine umfassende und reproduzierbare Untersuchung anhand nachvollziehbarer Kriterien und Lastfällen gewährleisten und somit auch keine umfassende Optimierung von Ladungssicherungsmaßnahmen ermöglichen. Demnach besteht die Notwendigkeit nach einem neuen Verfahren. Für die Entwicklung eines solchen Verfahrens werden grundsätzliche Anforderungen und Bewertungskriterien an eine betriebs- und beförderungssichere Ladungssicherung mittels einer Fehlerbaumanalyse abgeleitet. Unter Zuhilfenahme von vereinfachten analytischen Berechnungen werden mögliche Einflussgrößen identifiziert und die Anforderungen beispielhaft quantifiziert. Mithilfe von Literaturangaben, exemplarischen Messergebnissen sowie durch fahrdynamische Simulation werden die beim Straßentransport auftretenden Transportbelastungen identifiziert. Aufbauend auf den quantifizierten Anforderungen an Ladungssicherungssysteme werden die wesentlichen, repräsentativen Belastungsparameter abgeleitet, die eine Bewertung von Ladungssicherungssystemen ermöglichen und in dem zu entwickelnden Prüfverfahren darzustellen sind. Hervorzuheben ist hierbei die Notwendigkeit einer gleichzeitigen Darstellung von vertikalen und horizontalen Transportbelastungen. Des Weiteren sind die im realen Verkehrsgeschehen auftretenden Charakteristika – Richtung, Amplitudenhöhe, Dauer, Schwellzeit, Anzahl der Nulldurchgänge der jeweiligen Beschleunigung sowie die Häufigkeit der Belastung und die allgemeine Vorgeschichte der Ladegüter bei der Evaluation mit einzubeziehen. Im letzten Teil dieser Arbeit wird die praktische Umsetzung des Prüf- und Bewertungsverfahrens aufgezeigt. Die Kombination aus einem speziellen Führungssystem und einer vertikalen Anregung erweitert den Bewegungsraum eines horizontal verfahrenden Beschleunigungsschlittens um die anderen Bewegungsfreiheitsgrade, insbesondere um den vertikalen. Dieses hydraulische Untersuchungswerkzeug für Ladungssicherungskonzepte (HULK) vereint somit die Untersuchungsmöglichkeiten eines Beschleunigungsschlittens mit denen eines mehrachsigen Vibrationstisches. Durch die Integration von Messsystemen zur Erfassung der Bewegung der Ladung sowie zur Detektion der Kraftabstützung zwischen Ladung und Sicherungsmitteln entsteht ein vollwertiges Testwerkzeug für die Prüfung und Bewertung von Ladungssicherungssystemen. Versuche mit einer nicht gesicherten Ladung sowie mit einer durch formschlüssige Elemente gesicherten Ladung zeigen auf, dass das entwickelte Konzept für die Evaluation von Ladungssicherungssystemen geeignet ist. Im Speziellen verdeutlichen sie den hoch signifikanten Einfluss der vertikalen Vibrationen auf das Verhalten der Ladung bzw. auf die notwendigen Sicherungskräfte.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
Due to the competitive pressure, logistics companies rely on a cost-efficient transport. Therefore, a sufficient load securing which avoids expensive good damage is a fundamental prerequisite. The currently used methods to design or evaluate cargo-securing measures and the securing methods are based on more than 25 years old practical and empirical knowledge. The focus of these methods is the simple handling, hence it is doubtful that the exiting methods enable an economical and safety related optimization. On that account, the main topic of this dissertation is a scientific analysis of road traffic cargo securing and the development of a generic testing and assessment methodology for it. An analysis of the state of the art and research in the field of load securing shows that today's evaluation methods for cargo securing do not allow a reproducible examination and do not allow a comprehensive optimization. Thus, there is a need of a new method for the evaluation of cargo securing. To develop such a method a fault tree analysis on the operational and transport safety during a cargo transport is applied to derive basic requirements and assessment criteria. Simplified analytical calculations are used to identify influencing parameters and quantify requirements exemplarily. Transport stresses which have to be emulated to evaluate cargo securing are identified based on literature references, exemplary test results, simulations and the quantified requirements. In the last part of this thesis the practical realization in a new test bench is presented. This test bench combines the experimental opportunities of an acceleration sledge with those of a multi-axis vibration table. Experiments with a non-secured cargo and with a form-locked cargo confirm the ability of the developed concept to evaluate cargo-securing systems. These experiments illustrate the highly significant influence of the vertical vibrations on the behavior of the cargo respectively the necessary security.English
Place of Publication: Darmstadt
Classification DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 500 Naturwissenschaften
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 600 Technik
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften
Divisions: 16 Department of Mechanical Engineering
16 Department of Mechanical Engineering > Institute of Automotive Engineering (FZD)
16 Department of Mechanical Engineering > Institute of Automotive Engineering (FZD) > Safety
16 Department of Mechanical Engineering > Institute of Automotive Engineering (FZD) > Test Methods
Date Deposited: 01 Nov 2017 12:59
Last Modified: 01 Nov 2017 12:59
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-68462
Referees: Winner, Prof. Dr. Hermann and Steffan, Prof. Dr. Hermann
Refereed: 14 June 2017
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/6846
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