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In den vergangenen Jahren gab es mehrere Projekte, die sich mit dem Safe-Life-Konzept und dem Gebrauchseignungs- bzw. Schadenstoleranzkonzept für die Auslegung und den Betrieb von Radsatzwellen befassten. Das Forschungsprojekt „Eisenbahnfahrwerke 3“ widmet sich dem bruchmechanischen Gebrauchseignungskonzept für Radsatzwellen und stellt somit eine Weiterführung des Projekts „Eisenbahnfahrwerke 2“ dar. Ziel des Forschungsvorhabens ist, eine validierte rechnerische Methode zur Bestimmung der Rissfortschrittsgeschwindigkeit bzw. Laufleistung bis zum Bruch und daraus abgeleiteten Inspektionsintervallen für eine zerstörungsfreie Prüfung an Radsatzwellen zu erarbeiten. Dazu werden bestehende bruchmechanische Werkstoffmodelle erweitert und deren Parameter an Kleinprobenversuchen bestimmt. Dabei wird eine weitestmögliche Separation der Einflussfaktoren und Absicherung der Parameterwerte mittels statistischer Versuchsplanungs- und Auswertemethoden angestrebt. Ferner wird auch der Einfluss der Betriebsbeanspruchung auf das Risswachstum untersucht, insbesondere hinsichtlich Beanspruchungsreihenfolge und Diskretisierung der Laststufen. Die Übertragbarkeit der Modelle auf Radsatzwellen wird schließlich durch Rissfortschrittsversuche an Versuchsradsatzwellen im Maßstab 1:1 abgesichert.

Straßenbahnen sind sichere, komfortable und umweltfreundliche Verkehrsmittel, sie sind aber immer wieder in folgenschwere Unfälle verwickelt, die vermieden werden können. Fahrerassistenzsysteme, die das Vorfeld des Fahrzeugs in Echtzeit analysieren und den Fahrer bei drohender Gefahr entsprechend warnen, können diese Verkehrsmittel sicherer und damit für Betreiber wie für Nutzer gleichermaßen noch attraktiver machen. Bombardier Transportation entwickelt gemeinsam mit dem AIT Austrian Institute of Technology ein innovatives Fahrerassistenzsystem, welches die Stereovisionstechnologie, die im Bereich der Umfeldsensorik viele Vorteile bietet, verwendet. Nach einer Entwicklung mit besonderem Fokus auf straßenbahnspezifische Eigenschaften befindet sich das System in der Testphase, um die Leistungsfähigkeit im realen Passagierbetrieb analysieren zu können.

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.

Der SBB ist gelungen, was bei Mischverkehrsvollbahnen bisher nicht möglich war – die Folgekostenprognose am Fahrweg für einen Neuverkehr auf Basis von Parametern der Fahrzeug/Fahrweg-Wechselwirkung. Es wird dargestellt, wie lokale Schadenskosten Interaktionsgrößen zugeordnet werden. Versuche und Simulationen zeigen zukünftige Niveaus der Interaktionsgrößen, die in Kosten skaliert werden. Der zukünftige Verkehr wird wirklichkeitsgetreu über Gleise/Weichen geführt und so hochgerechnet. Der Schlüssel ist die gleisgenaue Ermittlung dominanter Fahrzeugzusammensetzungen über einen Zeitraum der Ermittlung der Interaktionsgrößen und die Verbindung mit historischen Instandhaltungen im selben Zeitintervall. Anders als bisher werden Kosten vom Schaden als Ursache der lokalen Instandsetzung und nicht von den Gesamtfahrwegkosten der Infrastruktur hergeleitet. Die Prinzipien sind ausbaufähig. Der Nachweis, dass verschiedene Verkehre sich signifikant in Instandhaltungsdichten einprägen, runden den Beitrag ab.