Bahn 31.01.2003, 18:23 Uhr

Millionen Kilometer und kein bisschen „müde“

Innovative Lager können den Fahrkomfort bei Eisenbahnen steigern. Grundsätzlich gehören Radsatzlager zu den für die Sicherheit bedeutendsten Teilen der Schienenfahrzeuge.

Sie werden hoch belastet, haben eine Vielzahl unterschiedlicher Anforderungen zu erfüllen und sollen Millionen von Kilometern anstandslos laufen.
Seit dem Radbruch von Eschede finden Innovationen im Bereich der Laufwerke kritische Aufmerksamkeit. Zu den hoch belasteten Teilen zählen auch die Radsatzlager, die heute aber kaum noch „ermüden“. In Schweinfurt wird bei FAG Kugelfischer ein Prüfstand getestet, der die Verwendung von Radsatzlagern auch noch nach 5 Mio. km Laufleistung ermöglichen soll.
„Wir haben uns von der Deutschen Bahn fünf Radsätze aus dem ICE 1 beschafft, um sie auf dem neuen Prüfstand zu testen. Schadhafte Radsatzlager aus dem ICE 1 konnte uns die Bahn jedoch nicht zur Verfügung stellen: Sie hat keine“, freute sich Edgar Pröschel, Entwicklungschef des Bereichs Eisenbahn bei FAG Kugelfischer in Schweinfurt. Jedes Radsatzlager wird heute nach 1,5 Mio. km ausgebaut, mit neuem Schmierstoff versehen und dabei gründlich geprüft. Nach einer Laufleistung von über 5 Mio. km wird es nicht mehr verwendet. „Damit werden selbst noch völlig einwandfreie Lager vorsorglich weggeworfen“, so Pröschel. Das könnte in Zukunft anders sein, wenn sich ein in Schweinfurt entwickelter Prüfstand und die zugehörige Fehlerdiagnose durch Körperschall durchsetzen.
„Defekte Wälzlager erzeugen beim Überrollen der Schadstelle Stoßimpulse“, erklärt Prüffeldleiter Dr. Thomas Lösche, und dieser Körperschall sei gewissermaßen ein Abbild des Fehlers. „Für Aufbereitung und Auswertung der Schwingungssignale haben wir die Wälzlager-Schadensdiagnose ,VibroCheck“ entwickelt“. So sind Risse oder Materialermüdung an Rollflächen und Rollkörpern durch Schwingungsmessungen am Lager bei 100 min-1 schon frühzeitig erkennbar. Größter Vorteil: Die Analyse kann im montierten Zustand vorgenommen, Gehäuse und Lager müssen zur Prüfung nicht mehr vom Radsatz getrennt werden. Der gesamte zeitaufwändige Ausbau des Lagers erübrigt sich, der Radsatz kommt mit den Lagern auf den Prüfstand.
So bietet die Testanlage neben einer exakten Messung den Vorteil eines viel geringeren Zeit- und Arbeitsaufwands. Bei einwandfreien Messergebnissen besteht auch keinerlei Anlass mehr, intakte Lager zu ersetzen. Eigentlich ist das kein Grund zur Freude für den Hersteller solcher Lager. Deshalb sollen nun auch Prüfstände an die Bahnen verkauft werden.
Entwicklungschef Pröschel ist überzeugt, dass die Nachfrage nach Prüfständen hoch sein wird – aus wirtschaftlichen Erwägungen. Die Österreichischen Bundesbahnen hätten sich den Prüfstand in Schweinfurt schon angesehen, die Deutsche Bahn habe ihren Besuch angekündigt und aus Russland sowie aus Indien lägen bereits konkrete Anfragen vor. Im Übrigen sucht FAG den mit der immer höheren Lebensdauer einhergehenden Nachfragerückgang bei Lagern für Schienenfahrzeuge durch Erschließung neuer Märkte auszugleichen, fügt Dr. Raimund Abele, Leiter des Bahnbereichs von FAG, hinzu.
Von der Kugelmühle, die Firmengründer Friedrich Fischer 1883 erfand, bis zu den heutigen Kugel- und Rollenlagern führt ein langer Weg. Noch 1957 hat die durchschnittliche Wartungsfrist der Achslager bei der Bundesbahn nur 130 000 km betragen, bis 1995 sei sie auf 1,5 Mio. km gestiegen. Die verwendeten Stähle, aber auch die Schmierstoffe sind immer weiter verbessert worden. Vor allem ihre Reinheit konnte erhöht werden. Auch ist es gelungen, Einschlüsse im Gefüge, besonders von Aluminiumoxid, nahezu völlig auszuschließen, berichtet Pröschel. Alle Radsatzlager würden heute aufgrund einer Europa-Norm auch mit Ultraschall geprüft.
Nicht mehr der Stahl, sondern der Schmierstoff sei inzwischen „das schwächste tragende Element“. Rollenkäfige aus Polyamid anstelle des früher üblichen Messings haben hier eine Lücke geschlossen. Sie zeigen sehr gute Notlaufeigenschaften: Während ein Lager mit Messingkäfig schon nach 20 min heiß läuft, wenn die Schmierung aussetzt, haben Versuche mit Polyamidkäfigen gezeigt, dass die Temperatur erst nach 5,5 h über 150 °C ansteigt. Inzwischen wäre das „warme“ Lager längst von einer der an den Strecken eingebauten Heißläufer- und Festbrems-Ortungsanlagen erfasst und das Fahrzeug aus dem Verkehr gezogen worden.
Für eine künftige ICE-Generation, berichtete Pröschel, sind neuartige Innenlager in der Entwicklung, deren Erwärmung nicht ohne weiteres von außen erfassbar ist. In diese Lager würden jedoch Sensoren integriert, die neben anderen Funktionen auch die Temperatur ständig überwachen und bei unzulässiger Erwärmung?Alarm im Führerraum des Zuges auslösen.
„Unser Ziel ist“, so Forschungschef Dr. Klaus Baalmann, „ein vollständiges ,onboard condition monitoring“ mit diagnosefähigen Radsatzlagern zu ermöglichen.“ Schon heute könnten während der Fahrt außer Temperatur und Drehzahl auch Beschleunigungen in allen drei Raumachsen – längs, vertikal und axial – gemessen und überwacht werden. Die dokumentierten Werte ließen sich zugleich als Basisdaten für eine bedarfsgerechte Instandhaltung nutzen.
Eines Tages, so die Vision des Entwicklungsingenieurs, werden die Radsatzlager zum Schlüssel für einen „intelligenten Radsatz“, mit dem sich letztlich dem Fahrgast sogar ein höheres Maß an Komfort bieten lässt. Dann nämlich, wenn „mechatronische“ Bestandteile, etwa aktive Federsysteme, in die Laufwerke integriert werden. Die Signale der Sensoren könnten dann über die Federung für gleichmäßige, stoßfreie Fahrt sorgen. Radsatzlager mit integrierter Sensorik stünden bei FAG einbaufertig zur Verfügung.
RALF ROMAN ROSSBERG

  • Ralf Roman Rossberg

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