ICE 3 und ICE-T: Stars in der Krise

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Als am 9. Juli 2008 der ICE 518 (403 010/ 510 »Wolfsburg«) bei der Ausfahrt aus Köln Hauptbahnhof infolge einer gebrochenen Radsatzwelle entgleiste, versuchte die DB das zunächst als Einzelfall (»Gewaltbruch«) abzutun. Wochenlang stritt der Konzern mit dem Eisenbahnbundesamt (EBA) vor Gericht. Die Vorschläge der DB, Toiletten stillzulegen und Wirbelstrombremsen abzuschalten, um die Belastung auf die Radsatzwellen zu reduzieren, fanden beim EBA – zu Recht – kein Gehör.

Als Anfang Oktober erste Risse an einer ICE-T-Radsatzwelle gefunden wurden, zog das EBA die Notbremse. Die Inspektionsintervalle, nach denen die Radsätze auf Risse überprüft werden müssen, wurden mit Anweisung vom 14. Oktober 2008 reduziert: von 240.000 Kilometer Laufleistung auf 60.000 (für Wellen aus dem Werkstoff A4T) bzw. 30.000 (Werkstoff 34CrNiMo6). Das führte zu Abstellungen und Ausfällen von ICE-Zügen. Die aus dem Stahl 30CrNiMoV12 gefertigten Radsatzwellen der ICE-T-Züge (Baureihen 411, 415) müssen seither alle 100.000 Kilometer auf den Prüfstand.
  Das deshalb entstehende »ICE-Chaos« wird nach letztem Informationsstand wohl noch bis Juni 2009 anhalten. Eine Ursache dafür ist auch, dass die DB AG nicht ausreichend geschultes Personal verfügbar hatte, um die verstärkten Untersuchungen rasch durchführen zu können. Dieses soll nun aufgestockt werden, von 20 Mitarbeitern im Juli 2008 auf 135 Anfang 2009.

Die Achillesferse des ­Schienenfahrzeugs
Schon seit Anbeginn des Eisenbahnzeitalters gehören die Radsatzwellen (damals noch »Achsen« genannt) zu den neuralgischen Bauteilen von Lokomotiven und Wagen. In der Frühzeit waren Brüche mit entsprechenden Folgeschäden an der Tagesordnung, sodass die Ingenieure große Aufmerksamkeit auf die betriebssichere Auslegung und Dimensionierung dieser hoch belasteten Bauteile legten. Der Berliner Ingenieur August Wöhler erkannte als Erster, dass ein durch Schwingungen beanspruchtes Bauteil nicht rein statisch dimensioniert werden könne. In den 1850er-Jahren ermittelte er in Versuchen erste Anhaltspunkte zur Bewertung des Ermüdungsverhaltens von Radsatzwellen. Mit der nach ihm benannten »Wöhlerkurve« wird die Festigkeit von Radsatzwellen beurteilt.

Bei der Auslegung geht man grundsätzlich von einem »fehlerfreien« Bauteil aus. Doch können an der Radsatzwelle Schäden auftreten, die über einen Ermüdungsprozess zum Versagen des Bauteils führen. Diese Ermüdung zeigt sich an mikroskopisch kleinen Rissen, die wachsen und schließlich zum Ermüdungsbruch führen können (siehe Schaubild 2). Aufgabe des Konstrukteurs ist es, die Radsatzwelle so auszulegen, dass sie über eine vorgesehene Lebensdauer gegen Ermüdungsbrüche gefeit ist.

Da Rissbildungen kaum vermeidbar sind, führen die Bahnen regelmäßig Untersuchungen durch, um den Zustand und die Sicherheit der Radsatzwelle festzustellen. Heute gängige Verfahren dazu sind neben einer bloßen Sichtprüfung Ultraschall-, Röntgen-, Wirbelstrom- oder Magnetpulveruntersuchungen. Die Abstände, in denen solche Untersuchungen durchgeführt werden, variieren je nach Beanspruchungsart des Fahrzeugs. Auch spielen dabei die Zuverlässigkeit und der Aufwand des jeweiligen Messverfahrens eine Rolle. Bei der Deutschen Bahn werden regelmäßige Ultraschallkontrollen der ICE-Radsätze erst seit dem Unglück von Eschede 1998 durchgeführt.
  Das Problem mit den Normen
Über 140 Jahre Forschung und Entwicklung fanden um das Jahr 2000 Eingang in das europäische Normenwerk, als basierend auf älteren bahneigenen Normen (BN 421022) bzw. UIC-Richtlinien (UIC 515-3) die heute gültigen Normen aufgestellt wurden, nach denen Radsatzwellen dimensioniert werden. Diese sind:
 
  • DIN EN 13103: Bahnanwendungen – Radsätze und Drehgestelle – Laufradsatzwellen – Konstruktionsverfahren
  • DIN EN 13104: Bahnanwendungen – Radsätze und Drehgestelle – Treibradsatzwellen – Konstruktionsverfahren
  • DIN EN 13261: Bahnanwendungen – Radsätze und Drehgestelle – Radsatzwellen – Produktanforderungen
Die Auslegung nach den Normen basiert auf dem Vergleich der berechneten mittleren Betriebsbeanspruchung mit der vom Werkstoff, vom Bereich (Radsitz, Lagersitz, Bremsscheibensitz etc.) und der Verwendung (Lauf- oder Treibradsatz) der Welle abhängigen höchstzulässigen Beanspruchung. Die Betriebsbeanspruchung muss dabei kleiner sein als die höchstzulässige Beanspruchung, wobei noch Sicherheitszuschläge erfüllt werden müssen. Neben dem eigentlichen Rad sind vor allem die Sitze von Lagern, Radscheiben, Bremsen oder Antriebselemente besonders kritische Teile der Welle.

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