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Der Artikel stellt ein Verfahren zur Betriebsfestigkeitsbewertung von Komponenten im Frequenzbereich vor, das es erlaubt, bahntypische Anregungen mit realen statistischen Eigenschaften zu berücksichtigen. Es basiert auf der gezielten Zerlegung der dimensionierenden Lastverläufe in entsprechende stationäre und normalverteilte Abschnitte. Diese in Klassen zusammengefassten Abschnitte sind dann mit den vorhandenen Methoden für zufällige Schwingungen im Frequenzbereich verarbeitbar. Das ermöglicht die Anwendung linearer Schwingungsmodelle im Frequenzbereich mit spektralen Leistungsdichten und den Einsatz von Verfahren zur Schätzung von Spannungskollektiven aus spektralen Leistungsdichten (z. B. nach Dirlik), da derartige Verfahren Normalverteilungen voraussetzen. Die Bewertung der Kollektive mit Hilfe des Verfahrens nach Palmgren/Miner und eine Summation der Schädigungen der verschiedenen Klassen ergibt eine äquivalente Schädigung, die dann eine Betriebsfestigkeitsaussage ohne explizite Untersuchung im Zeitbereich ermöglicht.

Die Spurführung von Schienenfahrzeugen basiert zumeist auf rein mechanisch stabilisierenden Systemen, insbesondere auf dem Wirkprinzip des Radsatzes. Die inhärenten Nachteile dieser einfachen, rein mechanischen Konstruktion sind die vorhandene Grenzgeschwindigkeit und ein hoher Verschleiß von Rad und Schiene in engen Bögen. Ein Einzelradpaar aus intelligenten Einzelrad-Antriebs-Brems-Modulen (EABM) kann diese Nachteile durch einen mechatronischen Ansatz umgehen und durch eine Regelung eine sichere und verschleißarme Spurführung gewährleisten. Durch eine analytische, linearisierte Modellierung wurde ein Regler synthetisiert, der in einer nichtlinearen Mehrkörpersimulation verifiziert wurde.

Die Verwendung von höherfesten, vergüteten Stählen für Radsatzwellen wird zurzeit kontrovers diskutiert. Für die zuverlässige Auslegung mit diesen Werkstoffen werden verlässliche mechanische und bruchmechanische Kennwerte benötigt. Zudem müssen die aus Prüfungen an Kleinproben und Bauteilen gewonnenen Werte konsistent sein. Das war bisher nicht immer der Fall.
In einem von der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) Berlin im Auftrag des Verbandes der Bahnindustrie in Deutschland (VDB) durchgeführten Forschungsvorhaben wurden Proben aus dem Werkstoff A5T (42CrMo4+QT), entnommen aus Original-Radsatzwellen und aus 1:1-Proben eines anderen Forschungsvorhabens, untersucht. Alle Proben haben für den Werkstoff A5T und seinem Wärmebehandlungszustand den gültigen Normen entsprechende Kennwerte im Rahmen der geforderten Eigenschaften gezeigt. Gefügefehler konnten an den vorliegenden Prüfstücken nicht nachgewiesen werden. Die vorgenommenen Wärmebehandlungen beeinflussen das Gefüge und die mechanischen Eigenschaften in der erwarteten Weise.

Für die Dimensionierung und die Abnahme von Antennenträgern an Drehgestellen wurde in mehreren Fällen die Anwendung der europäischen Norm EN 61373 gefordert. Diese Norm beschreibt Vibrationstests für an Schienenfahrzeugen angebaute Komponenten. Die Erfüllung dieser Norm stellt erhöhte Anforderungen an die Struktur im Vergleich zu den in der Industrie üblichen Lastannahmen für Antennenträger. In der vorliegenden Untersuchung werden die Lastannahmen der EN 61373 mit am Fahrzeug gemessenen Beschleunigungen und mit den üblichen Lastannahmen verglichen. Die Schlussfolgerung ist, dass eine direkte Anwendung des in der EN 61373 vorgeschriebenen Schwingversuchs zu überdimensionierten Strukturen führt. Die Anwendung von dynamisch ermittelten Lasten auf der Basis der in der Norm beschriebenen Spektren kann jedoch die Zuverlässigkeit von flexiblen Anbauteilen erhöhen.