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Wie bei der letzten Schienenfahrzeugtagung in Graz angekündigt, wurden im konzernübergreifenden Projekt „Bestimmung des Verschleißminderungspotenzials der ÖBB-Lokomotivflotte“ nun ein Jahr lang Erprobungsträger getestet und die Messergebnisse analysiert. In diesem Beitrag werden die einzelnen fahrzeugseitigen Maßnahmen wie die Ausrüstung der Fahrzeuge, das Monitoring des Radsatzverschleißes und die durchgeführten Messfahrten zur Eruierung der Zugkraftverläufe vorgestellt. Zudem werden die infrastrukturseitigen Maßnahmen wie der Aufbau der Messstelle in Schwechat, das Monitoring der Kraftverläufe und die Messzugprobefahrten über weitere Messstellen präsentiert.

Im Rahmen der von der Bombardier Transportation GmbH (BT), Siegen, entwickelten Studie zur Optimierung des Rad/Schiene-Kontakts – genannt „Wheel/Rail-Interface Study“, kurz WRIS – wurde BT von dem Kunden Transport for Greater Manchester (TfGM), Manchester (England), beauftragt, eine Untersuchung zur Verbesserung der in Manchester gegebenen Rad/Schiene-Verhältnisse durchzuführen. Der Kunde berichtete über hohe laterale Schwingungen des Fahrzeugs und einen hohen Spurkranzflankenverscheiß an den Rädern. Durch die Analyse der Ursachen hat BT im Laufe des Projekts ein neues Radprofil vorgeschlagen. Nach einem Einsatz des neuen Radprofils im gesamten TfGM-Netz von nunmehr über einem Jahr konnten zum einen die lateralen Schwingungen eliminiert werden und zum anderen ist nahezu kein Spurkranzflankenverschleiß mehr feststellbar. Es wird erwartet, dass die Laufleistung der Räder von ca. 370 000 km auf über 1 Mio. km gesteigert werden kann. Dies entspricht einem Faktor von über 2,7.

In früheren Veröffentlichungen wurde der Schwingungsvorgang des Losradfahrwerks erläutert und analysiert, welche Parameter diesen Schwingungsvorgang beeinflussen. Da der Schwingungs­vorgang weniger stark ausfällt als beim Radsatzfahrwerk, liegt die Grenz­gesch­windigkeit bei Losradfahrwerken deutlich höher. Diese hohe Grenzgeschwindigkeit lässt ein hohes Potenzial der Losradfahrwerke für den Einsatz im Hoch­gesch­windigkeits­verkehr vermuten. Im Rahmen dieses Beitrags wird anhand der Betrachtung des gefesselten Losradpaars und des Losradfahrwerks eine Parametrierung vorgestellt, die hinsichtlich Fahrdynamik und Verschleiß auf den Hoch­gesch­windig­­keits­verkehr optimiert ist. Durch Vergleich mit einem Referenz-Rad­satz­fahr­werk wird das Potenzial des Losradfahrwerks im Hochgeschwindigkeitsverkehr herausgestellt.

Die Laufsicherheit eines Fahrzeugs mit zweiachsigen Drehgestellen mit steifer Primärfederung und mit nachgiebiger Primärfederung bei direkt gekoppelten Radsätzen wurde durch Simulation der kritischen Geschwindigkeit, des Radprofilverschleißes und der Materialbeanspruchung über Vergleichsspannungen im Kontakt und im Kontinuum verglichen. Das steifachsige Drehgestell hat einen Radsatzabstand von 2,56 m und das Drehgestell mit gekoppelten Radsätzen einen von 1,8 m. Die direkte Kopplung der Radsätze kann mechanisch oder hydraulisch erfolgen.

Als kritische Geschwindigkeit gilt, berechnet bei abnehmender Geschwindigkeit, die Geschwindigkeit, bei der die Schwingungsamplituden der Radsatzschwingungen von Flanke zu Flanke gegen null gehen. Das Verschleißverhalten wird durch parallele Berechnung des Abtrags innerhalb der dynamischen Simulation bestimmt. Die Materialbelastung wird durch Spannungsberechnung in der Kontaktfläche und im Kontinuum bei linearem elastischem Materialgesetz mit Hilfe des Randelementprograms CONTACT berechnet.

Das Fahrzeug mit den selbststeuernden Laufwerken zeigt für alle Lastfälle geringeren Verschleiß und die Vergleichsspannungen sind, abgesehen vom 60-m-Bogen, geringer. Die Ansicht, dass durch die direkte Kopplung der Radsätze Probleme bei unausgeglichener Querbeschleunigung und in sehr engen Bögen auftreten, bestätigt sich in der Simulation nicht.