Beitrag zur Prinzipfindung und fahrzeugdynamischen Auslegung eines neuen Güterwagen-Drehgestells

Es ist das Ziel der Bundesregierung bis zum Jahr 2015 die Güterverkehrsleistung auf der Schiene gegenüber 1997 zu verdoppeln. Auf europäischer Ebene soll dieser Wert bis zum Jahr 2020 sogar verdreifacht werden. Mit den heutigen Güterwagen- Drehgestellen sind diese Ziele nicht zu erreichen, da sie dafür zu laut und zu unproduktiv sind. In der vorliegenden Arbeit wird ein Beitrag zur Prinzipfindung und zur fahrzeugdynamischen Auslegung eines neuen Güterwagen-Drehgestells für künftige Anforderungen geleistet. Um eine schnelle Ausbreitung des neuen Produkts gewährleisten zu können, ist die UIC-Kompatibilität Grundlage der Untersuchungen. Um den Status zu ermitteln, werden die heute am häufigsten eingesetzten Güterwagen-Drehgestelle in Europa analysiert. Dabei handelt es sich um die beiden UIC- Drehgestelle Y25 und das Schakenfahrwerk BA 652. Es schließt sich die Entwicklung von MKS-Modellen dieser Drehgestelle an. Die Modellierung basiert dabei auf Prüfstandsmessungen der jeweiligen Primärfesselungen und auf einem Abgleich mit Fahrmessungen im Bogen. Danach werden bezogen auf die Zielsetzung geeignete Komponenten des neuen Drehgestells (NDG) ermittelt. Die Verwendung von Gummifedern, der Verzicht auf Reibungsdämpfung und der Einsatz von Radscheibenbremsen aus einer Aluminiumlegierung sind dabei aus akustischen- und Gewichtsgründen von zentraler Bedeutung. Des Weiteren wird gezeigt, dass eine erhebliche Gewichtsreduzierung durch die Innenlagerung der Radsätze erreicht werden kann. Es schließen sich analytische und numerische Untersuchungen des fahrzeugdynamischen Verhaltens an. Dazu werden das innen- und das außengelagerte Prinzip jeweils mit- und ohne Radsatzquerkopplung in Form von Kreuzankern untersucht. Neben dem Vergleich der vier Prinzipe werden die notwendigen Eigenschaften der Primärfesselung definiert. Als Maßstab gelten dabei zum einen die zulassungsrelevanten Kriterien für das fahrzeugdynamische Verhalten von Schienenfahrzeugen. Zum anderen wird dafür das Verschleiß- und Komfortverhalten der heutigen UIC- Drehgestelle Y25 und BA 652 herangezogen. Es wird gezeigt, dass ein innengelagertes Drehgestell mit einer Radsatzquerkopplung (NDGiX) das größte Potenzial besitzt, den fahrzeugseitigen Beitrag für eine Wiederbelebung des Schienengüterverkehrs zu leisten. Neben einer Geräuschreduzierung von mehr als 18 dB(A) und einer Gewichtsreduzierung von ca. 800 kg pro Drehgestell wird auch ein Rad-Schiene-Verschleiß nachgewiesen, der deutlich unter dem Niveau der heutigen Drehgestelle liegt. Letzteres ist auf das gute Bogenlaufverhalten des NDGiX in Kombination mit einem stabilen Geradeauslauf zurückzuführen.