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Donnerstag, 16. November 2017, Ausgabe Nr. 46

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Bahn

Klotzen statt kleckern: Das Comeback der Klotzbremse

Von F. Weidelich | 27. Juni 2014 | Ausgabe 26

Gleisfreundliche Drehgestelle mit niedrigen Lebenszykluskosten sind eine technische Herausforderung. Das Weltkompetenzzentrum Fahrwerke von Siemens in Graz entwickelte dafür ein leichteres Drehgestellpaar, das die Gleise schont und kostengünstig gefertigt werden kann. 2016 sollen die ersten, in Krefeld produzierten Züge mit der neuen Fahrwerkstechnik ausgeliefert werden.

Triebfahrwerk SF 7000
Foto: F. Weidelich

Leichtbau für die Bahn: Die Gesamtmasse des neuen Triebfahrwerks SF 7000 konnte um 37 % auf 5,8 t gesenkt werden.

Seit der zumindest formal realisierten Privatisierung der Schienennetze in der EU müssen Eisenbahnbetreiber Trassengebühren bezahlen. Zuggewicht, Achszahl, Zugart und die Streckenqualität sind die gängigsten Kriterien für die Berechnung der Gebühren, die für jeden Zug bezahlt werden müssen – mit einer Ausnahme: "Network Rail in Großbritannien ist der einzige Netzbetreiber, der auch die tangentiale Gleisschädigung berücksichtigt", sagt Johannes Hirtenlechner, Abteilungsleiter der Drehgestellentwicklung bei Siemens in Graz. Damit ist die Abnutzung der Schienen im Kurvenbereich, den sog. "Gleisbögen", gemeint.

Dass die Briten diesem Thema so viel Aufmerksamkeit schenken, hat Gründe: Seit 2002 ist das staatsnahe, nicht gewinnorientierte Unternehmen Network Rail verantwortlich für das britische Schienennetz, das seit seiner Privatisierung ziemlich heruntergewirtschaftet worden war. Das Gleis selbst wird durch Fliehkräfte und die Reibung der Räder in Gleisbögen stark beansprucht.

Deshalb suchten die 200 Siemens-Ingenieure und Fahrwerksspezialisten nach Drehgestellen für einen 1,8 Mrd. € schweren Triebzüge-Großauftrag aus Großbritannien – mit klaren Vorgaben: Die neue Generation des Triebwagenzugs aus dem Werk Krefeld, der "Desiro City", sollte gleisfreundlich sein, mehr Zuladung erlauben und weniger Energie verbrauchen als der derzeit gebräuchliche Desiro UK. Neben einer Gewichtsreduzierung seien bei der Neuentwicklung niedrigere Lebenszykluskosten, reduzierter Energieverbrauch und Wartungsaufwand angepeilt worden.

Seit 2007 wurde mit dem Blick auf den britischen Markt eine neue Drehgestellplattform entwickelt. Die bis dato gebräuchlichen SF 5000-Fahrwerke verfügten über Außenlagerung und einen längeren Achsstand. Die Ingenieure entschieden sich wegen einer höheren Gleisfreundlichkeit für eine Innenlagerung mit steifer und progressiver Primärfeder. Zur Reduzierung von Masse und Anlaufwinkel wurden ein kürzerer Radstand und kleinere Raddurchmesser gewählt. Um die Reibung zu reduzieren und Energie zu sparen, wurde ein Triebfahrwerk mit 2200 mm Achsstand entwickelt.

Auf schwere Bremsscheiben wurde dabei verzichtet. Eine elektrodynamische Bremse übernimmt die Hauptlast, sodass kompakte und einseitig montierte Bremsklötze ausreichen. "Allein die Verwendung von Klotzbremsen machte das Drehgestell 400 kg leichter", sagt Jochen Brandstetter, Drehgestell-Systementwickler bei Siemens.

Das neue Triebfahrwerk SF 7000 wiegt rund 5,8 t und somit 37 % weniger als der Vorgänger SF 5000. In den Lauffahrwerken mit 2100 mm Achsstand und 4,1 t Masse verzögern dagegen zwei Bremsscheiben die Radsätze. In beiden Fahrwerken sorgen Schlingerdämpfer für Laufstabilität und eine höhere Ausdrehsteifigkeit trotz kürzerer Achsstände. In vielen Simulationsläufen wurden 30 mm verkleinerte Raddurchmesser, neue Radscheibenformen und andere Radreifenprofile durchgerechnet. Mit dem Resultat, dass die neuen Räder 12 % leichter sind und nur noch je 270 kg wiegen.

"Mit den Ergebnissen sind wir sehr zufrieden", sagt Brandstetter. Die Zahlen geben ihm recht: So haben die Radsätze 40 % bzw. 31 % weniger Masse und eine um 27 % bis 36 % reduzierte Trägheit. Auch das Primärziel, eine um 75 % verringerte Reibung im 1000-m-Bogenradius, wurde erreicht. Gleisfreundliche Fahrwerke werden in Großbritannien belohnt: Die Trassengebühr für derartige Züge wird nicht angehoben, der Zugbetreiber spart bares Geld.

Bis auf ein einfaches physisches Drehgestellmodell erfolgte die Entwicklung weitgehend virtuell. Inzwischen hat die Drehgestellproduktion für 1140 Wagen der 115 acht- und zwölfteiligen Zweisystem-Triebwagenzüge vom Typ Desiro City für das südenglische Thameslink-Netz begonnen (s. Ausgabe 11/2014). 2016 sollen die Züge aus Krefeld dort den Betrieb aufnehmen. F. WEIDELICH

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