Die Rad oder Radsatz?

Wie alt das Rad ist und warum man es so nennt, weiss niemand mehr. Klar ist, der Mensch nutzte Räder schon sehr früh um sich und Lasten einfacher fortbewegen zu können. Ein Rad ist einfach ein rundes Teil, das sich drehen kann. Klingt einfach und trifft auf sehr viel zu. Wenn wir uns umsehen, gibt es so viele Räder, dass das etwas zu ungenau ist. Zumal wir uns ja nicht von der Eisenbahnen entfernen wollen. Doch ein oder zwei Räder gab es, die wir ansehen müssen.

Bei den ersten Kutschen und Karren waren vermutlich die Räder einfach eine Runde Holzscheibe, die aus einem Stamm geschnitten wurden. Der Vorteil war so hoch, dass man damit begann diese Räder selber zu fertigen. Danach bezog man diese Räder noch mit einem Band aus Stahl und fertig waren die ersten primitiven Räder für Kutschen und Karren. Aus ihnen entwickelten sich schliesslich die Räder für die Eisenbahnen.

Ähnlich war die Entwicklung übrigens auf der Strasse. Der Reifen aus Stahl wurden durch solche aus Gummi ersetzt. Das Holz entfernte man und nahm Metall. Fertig war das moderne Rad, wie Sie es an Ihrem Wagen haben. Dieses Rad wurde so entwickelt, weil es mit dem Belag, der auf den Strassen liegt, optimal arbeiten kann. Denken Sie doch nur an die Autorennen, wo die Haftung der Räder so wichtig ist.

Die Karren kamen anfänglich auf die Holzbahnen, dann wurden diese auf Schienen verschoben und die Räder angepasst. Schliesslich waren diese Schienen so schmal geworden, dass die Wagen vor dem herunterfallen geschützt werden mussten. Man baute an den Rädern eine Scheibe an, die als Anschlag diente. Das funktionierte so gut, dass sich daraus das Rad für die heutige Eisenbahn entwickelte. So gesehen passte sich das Rad der Unterlage an.

Nachdem wir unser Gleis erstellt und ausgerichtet haben, können wir die ersten Fahrzeuge darauf fahren lassen. Dazu brauchen wir, wie wir jetzt ja wissen, spezielle Räder. Diese bestehen bei der Eisenbahn, wie so vieles aus Eisen. Dank diesen Rädern funktioniert das System, nur ist das Rad längst nicht so einfach aufgebaut und wie kommt es um Kurven und Bögen, denn Sie wissen, das äussere Rad macht immer mehr Weg.

Beginnen wir deshalb mit dem Thema. Dabei nehmen wir gleich das grösste Problem an der Hand. Wie kommt die Eisenbahn um einen Bogen? Geschieht das genauso, wie beim Auto? Sie wissen doch, wie das mit dem Differential genau funktioniert? Das sorgt dafür, dass das äussere Rad den längeren Weg ohne Probleme zurücklegen kann. Eine gute Erfindung, die man eigentlich auch bei der Bahn nutzen kann.

Damit sind wir mit dem Rad wohl etwas ungenau geworden. Wir müssen diese schliesslich miteinander verbinden. Ohne diese Verbindung fallen die Räder einfach um und können nicht gebraucht werden. Damit sind wir genau beim Thema, denn diese Achse verbindet die Räder der Eisenbahn. Damit muss der Begriff Räder wohl oder übel falsch sein. Das nicht, aber er ist zu ungenau geworden. Daher entstand der zweiteilige Titel.

Korrekt müssen wir von einem Radsatz sprechen. Ein Radsatz ist die Kombination von zwei Rädern und der dazwischen liegenden Achse. Er stellt das dar, was wir normalerweise als Achse angesehen haben. Der Radsatz ist fachlich ein relativ oft verwendeter Begriff für das Bauteil, dass man allgemein einfach nur Achse nennt. Wir müssen uns damit befassen. Andererseits schauen wir uns nun den Aufbau eines solchen Radsatzes an. Dabei beginne ich gleich mit der Achse, denn die ist ein Teil des Radsatzes.

 

Die Achse

Achsen gibt es immer dort, wo sich etwas dreht. Die Achse bildet dabei den Bereich, der im Zentrum liegt und um den sich alles dreht. Suchen Sie zu Hause einmal Achsen, Sie werden überrascht sein, wie viele Achsen es dort gibt. Denn jede Türe benötigt eine Achse, damit sie sich drehen kann. Daher ist der Begriff Achse allgemein bekannt. Eine Achse kann auch virtuell sein und nur einer gedachten Linie entsprechen.

Die Achse der Eisenbahn ist eine aus hochfestem Stahl geformte Welle. Diese hat sich im Lauf der Jahre nicht gross verändert. Sie wurde einfach den höheren Belastungen angepasst und besser vor Schäden geschützt. Bevor diese Welle jedoch für einen Radsatz verwendet werden kann, muss sie bearbeitet werden. Dazu gehören die Flächen, die zur Aufnahme der Räder und der Lager bestimmt sind. Gerade im Bereich mit der höchsten Belastung, ist die Achse daher am schwächsten.

Bevor die Achse mit den Rädern zu einem fertigen Radsatz verbaut wird, muss sie genauestens kontrolliert werden, denn Fehler können hier schlimme Folgen haben. Diese Kontrollen bestehen aus einer Prüfung auf Risse und sonstige Fabrikationsfehler. Zudem wird die Achse mit einer Farbe gestrichen. Diese schützt vor Rost und man erkennt Beschädigungen der Achse. Erst wenn diese Prüfungen erfolgreich abgeschlossen werden konnten, kann die Fertigung des Radsatzes weiter gehen.

Die Räder werden auf der Achse fest montiert. Dazu wird das Rad erhitzt und über die Achse geschoben. Durch die Abkühlung schrumpft das Rad und geht mit der Achse eine stabile und sehr feste Verbindung ein.

Das Rad wird also auf der Achse nur durch einen Kraftschluss fixiert. Somit ist bereits bei der Fertigung der Achse festgelegt worden, für welche Spurweite sie gebaut wird.

Eine beschädigte oder gar angerissene Achse ist sehr gefährlich. Durch diese Schwachstelle kann die Achse ungewollt brechen. Geschieht das bei hoher Geschwindigkeit, wird es sehr gefährlich. Das Fahrzeug kann kippen und dabei umfallen.

Die Folgen sind schwere Schäden an den Anlagen und im schlimmsten Fall Opfer, die beklagt werden müssen. Sie sehen, wir sind hier bei einem äusserst heiklen Bauteil angelangt, so dass sich eine genaue Untersuchung sicherlich lohnt.

Solche Achsbrüche sind zum Glück sehr selten. Die regelmässige Kontrolle der Achsen ist hilfreich. Mit der schwächsten Stelle beim Lager, will man zudem, dass die Achse an dieser Stelle bricht. Geschieht das an dieser „Sollbruchstelle“ kann das Fahrzeug unter Umständen angehalten werden, bevor es zu einem schweren Unfall kommt. Nur in den seltensten Fällen bricht die Achse dort, wo man das will.

Mit der Kontrolle und dem Schutz der Achse haben wir diese Achse bereits kennen gelernt. Die Achse, die sie normalerweise als solche bezeichnen, behandeln wird später, denn eigentlich handelt es sich um den fertigen Radsatz. Wir betrachten zuerst die einzelnen Bauteile, dann bilden wir diesen Radsatz und schauen dann erst die unterschiedlichen Ausführungen an. Wir kommen nun zu den eigentlichen Rädern.

 

Das Eisenbahnrad

Haben Sie ein Eisenbahnrad schon einmal genauer studiert? Nicht, dann darf ich Ihnen nun dieses Rad der Eisenbahnen vorstellen. So einfach, wie man meinen könnte ist es nicht. Im Gegenteil, ich behaupte nun einfach mal frech, das Rad an Ihrem Wagen ist einfacher aufgebaut, wie ein Eisenbahnrad. Doch beginnen wir ganz am Anfang eines Rades für die Eisenbahn und das ist meistens ein Stahlwerk, denn ein Eisenbahnrad besteht aus Stahl.

Es gibt zwei unterschiedliche Typen, die wir gleich kennen lernen werden. Wichtig ist der Stahl, der für die Räder verwendet wird. Dieser Stahl besteht aus hochfestem Eisen. Er wird in der Werkstatt, wo die Räder hergestellt werden, gefertigt. Das kann je nach Typ als Gussteil oder als geschmiedetes Teil sein. Die fertigen Räder unterscheiden sich hier noch wenig, denn der Stahl ist ungefähr gleich und erfüllt höchste Ansprüche.

Wird der Stahl in der Fertigung nicht korrekt behandelt, kann er den Anforderungen nicht gerecht werden. Das führt dazu, dass es Risse gibt, die dann zu einem Bruch des Rades führen können. Man nennt diesen Fehler Radscheibenbruch, auch wenn er nicht nur bei solchen Rädern auftreten kann. Bei einem Radscheibenbruch verformt sich das Rad und wird unrund, oder es brechen ganze Teile heraus. Beide Vorgänge haben für das Fahrzeug schwere Folgen.

Das gebrochene oder verbogene Rad kann seine Funktion nicht mehr wahrnehmen. Es gerät ins Schlingern und fällt ab der Schiene. Durch die Kraft, die dann entsteht, wird der Wagen aus dem Gleichgewicht gebracht. Der Wagen stürzt um und wird dabei schwer beschädigt. Neben den Folgen für den Bahnverkehr, ist auch die Gefahr von Opfern sehr gross. Daher gelten auch für die Räder spezielle Vorschriften zur Untersuchung. Trotzdem reagieren Räder normalerweise sehr empfindlich auf grosse Wärme.

Wir teilen nun das Rad in drei Bereiche auf. Diese haben mit den entsprechenden Rädern nicht direkt zu tun. Zuerst betrachten wir das Rad, das aus mehreren Teile gebaut wird. Danach kommen die Räder, die aus einem Teil gefertigt wurden und schliesslich schauen wir die Lauffläche genauer an, denn diese ist beim Eisenbahnrad die direkte Kontaktfläche zur Schiene und bietet viele Einzelteile, die beachtet werden müssen.

Doch bevor wir die Bauarten der Räder ansehen, teilen wir diese einmal in zwei Gruppen ein. Dabei spielt der Aufbau der Räder keine grosse Rolle, denn es kommen alle Bauarten vor. Vielmehr betrachten wir den Zweck, der ein Rad erfüllen muss. Klar, das Rad hat die Aufgabe das Fahrzeug auf den Schienen abzustützen, aber es gibt zwei grundlegende Arten, wie das erfolgen kann. Sie werden gleich sehen, wie ich das meine.

Die Laufräder, also die Räder, die eine reine Funktion der Abstützung vornehmen, sind eine grosse Gruppe Räder. Die Räder werden bei Lokomotiven zur Reduktion der Achslasten verwendet. Ferner werden Laufräder bei Wagen verwendet. Wichtig hier ist, dass es sich um ein einfaches Rad handelt, das kein zu grosses Gewicht hat. Ist ja logisch, das Gewicht des Rades kann man nicht laden. Diese Räder bilden damit die weitaus grösste Gruppe von Rädern.

Im Gegensatz zum Laufrad muss das Triebrad, das bei Triebfahrzeugen verwendet wird, zusätzlich die Zugkraft übertragen. Es gibt deshalb kaum einmal eine Phase, bei der das Triebrad keine Kräfte auf das Gleis übertragen muss. Beim Triebrad achtet man daher auch noch darauf, dass die Zugkraft optimal auf das Gleis übertragen wird. Triebräder sind von Aufbau her aber ganz normale Räder, die sich kaum von den Laufrädern unterscheiden.

Das bandagierte Rad: Das bandagierte Rad entspricht sehr genau dem Rad, das Sie an Ihrem Wagen montiert haben. Ihr Wagen hat doch Räder, die aus zwei Teilen bestehen. Diese nennen Sie Felge und Pneu. Bei Eisenbahnen ist man natürlich auch da wieder eigener Meinung. Wobei das eigentlich nur so direkt beim Pneu der Fall ist, denn den gibt es bei der Eisenbahn gar nicht, also kann man ihn nicht so benennen. Die Bahnen benutzen daher einen anderen Begriff.

Nun, bevor ich Ihnen nun alle Bereiche des bandagierten Rades erkläre, müssen wir zuerst einmal wissen, was denn ein bandagiertes Rad überhaupt ist. Das Rad der Eisenbahn ist in dieser Form mit einem Grundkörper ausgerüstet worden. Dieser Grundkörper wird längere Zeit verwendet. Das machen Sie zum Beispiel bei ihrem Wagen mit den Felgen. Daher entspricht dieser Grundkörper der Felge, wenn er auch anders genannt wird, die Idee ist gleich.

Auf diesem Grundkörper wird ein Verschleissteil montiert. Dieses Verschleissteil kann man regelmässig auswechseln und so das Rad erneuern. Auch das kennen Sie, denn Sie müssen die Reifen regelmässig wechseln. Besonders dann, wenn Ihnen der nette Herr von der Polizei eine Busse aufgebrummt hat, weil Sie zu wenig Profil hatten. Bei der Eisenbahn läuft es ähnlich und wenn Sie hier von Reifen und Profil sprechen, liegen Sie nicht so falsch.

Die Grafik, die hier eingefügt wurde, zeigt so ein Rad in einem Querschnitt. Es muss dabei natürlich nicht das ganze Rad aufgezeigt werden, denn ein Ausschnitt davon reicht völlig. Wir sehen hier die beiden Bauteile, also den Grundkörper und das Verschleissteil. Damit Sie in der nachfolgenden Vorstellung das Bauteil identifizieren können, sind Nummern zur Orientierung vorhanden. Daher beginnen wir gleich mit dem Punkt 1.

Radreifen(1): Mit dem Punkt Nummer 1 wurde hier der Radreifen markiert. Somit lagen Sie mit den Reifen gar nicht so falsch. Der Begriff Reifen, kommt noch aus der Zeit der Kutschen. Dort bezeichnete man damit den stählernen Ring, der auf das Holzrad gezogen wurde. Passender könnte es nicht sein, denn bei diesem Rad ist das Teil ein stählerner Reifen, der aufgezogen wurde. Daher stimmt Radreifen sehr gut.

Trotzdem sprach ich hier von einem bandagierten Rad. Die Bandage ist eigentlich nichts anderes als ein anderes Wort für den Radreifen. Das Wort Bandage kommt aus dem französischen Sprachraum und bedeutet dort als Verb verbinden oder vereinigen. Genau das passiert bei diesem Rad, denn der Radreifen wird mit dem Grundkörper verbunden. Das Rad wird bandagiert und bekommt so seinen Reifen.

Bei der Montage eines Radreifens auf den Grundkörper wird der Radreifen sehr stark erhitzt. Dadurch dehnt er sich leicht aus. Das kennen Sie ja schon von den Schienen, die sich bei Wärme ausdehnen und länger werden. Beim Radreifen macht man das, damit er etwas grösser wird. Er kann so leichter auf den kalten Grundkörper geschoben werden kann. Man zieht den Reifen somit auf und richtet ihn genau aus.

Anschliessend wird der Radreifen wieder gekühlt und schrumpft dadurch. Er presst sich so kraftschlüssig auf den Radkörper auf. Diese Kraft ist so gross, dass der Radreifen alleine durch diese Kraft fest sitzt und sich in der Regel auf dem Radkörper nicht mehr verschieben lässt. Der Reifen ist aufgezogen und das Rad bandagiert worden. Will man den Reifen wieder entfernen, muss dieser zerstört werden, da er ja nicht vom Grundkörper unabhängig erwärmt werden kann.

Jeder Radreifen besitzt eine Verschleissrille, die in der Grafik mit A gekennzeichnet wurde. Diese Rille kennzeichnet, wie weit der Radreifen abgenützt werden darf. Sie können das mit dem Steg im Profil ihres Autoreifens vergleichen, denn auch der zeigt an, wann es Zeit wird, neue Reifen zu kaufen. Sie sollten diesen Steg öfters ansehen, Sie können sich so den Ärger mit der Polizei ersparen.

Auch bei den Bahnen, wird regelmässig die Abnützung der Radreifen kontrolliert. Ein abgenützter Radreifen hat die notwendige Festigkeit nicht mehr. Daher wird er in einer Werkstatt vom Grundkörper genommen. Dazu wird der Radreifen einfach aufgeschnitten. Durch die Kraft springt er automatisch ab dem Grundkörper. Es kann eine neue Bandage aufgezogen werden. Genau gleich macht man das bei Ihrem Wagen beim Reifenhändler Ihres Vertrauens.

Wird die Verschleissrille am Radreifen unterschritten, kann der Radreifen brechen und das Rad so den Halt auf den Schienen verlieren. Die Folgen sind verheerend, denn das Rad hat keine Führung mehr und fällt von der Schiene. Diesen Vorgang nennt man Entgleisung. Diese Entgleisung ist somit nichts anderes, als ein Rad, das von den Schienen fällt und damit nicht mehr geführt werden kann, es kommt zum Unglück.

In den meisten Fällen kann der Zug noch anhalten und es passieren kaum grössere Schäden. Es kann aber durchaus sein, dass durch die Entgleisung, die ein gebrochener Radreifen verursachte, auch ein schweres Unglück passieren kann. Als Beispiel dient hier sicherlich das schwere Zugunglück im deutschen Eschede, als ein ICE mit 200 km/h entgleiste und über 100 Personen getötet wurden. Daher ist es wichtig, dass man den Radreifen sorgfältig behandelt.

Sprengring (2): Kommen wir zur Position 2. Der hier bezeichnete Sprengring hat nur die Aufgabe zu verhindern, dass der Radreifen vom Grundkörper rutschen kann. Sie sehen, wie gefährlich es sein kann, wenn der Radreifen ab dem Grundkörper fällt. Zwar hält der Radreifen mit der mechanischen Kraft, aber mit Hilfe des Sprengrings fällt der Radreifen sicherlich nicht ab dem Grundkörper. Nur wo liegt denn der Grund für diese Sicherung?

Der Grund für diese Sicherung sind die im Betrieb auftretenden hohen Kräfte. Der Radreifen kann dabei so stark erhitzt werden, dass die mechanische Kraft nicht mehr ausreicht um die Kräfte zu übertragen. Das führt dazu, dass sich der Radreifen auf dem Grundkörper verschieben kann. Dank dem Sprengring wird verhindert, dass der Radreifen nun abrutschen kann. Er kann sich zwar verdrehen, aber nicht ab dem Grundkörper fallen.

Die im Betrieb auftretenden Kräfte nennt man übrigens Spurführungskräfte. Das Rad ist auf der Schiene grossen Kräften ausgesetzt. Nehmen wir dazu einmal die Weiche. Befährt das Rad den Bereich des Weichenherzes, wird das gegenüberliegende Rad mit dem Radlenker gehalten. Dadurch entstehen grosse seitliche Kräfte, die auf den Radreifen drücken. Kommen dann noch Bremskräfte hinzu, entstehen sehr hohe Werte.

Wenn man diese Kräfte so nackt aufgetischt bekommt, ist man froh, wenn der Radreifen mit einem Sprengring gesichert wird. Zur Kontrolle, ob der Radreifen noch korrekt auf den Radkörper sitzt, sind gelbe oder weisse Markierungen vorhanden. Bei einem gelösten Radreifen verschiebt sich die Markierung und man weiss sofort, dass ein Schaden vorhanden ist. Das Rad muss überprüft werden. Durch den Sprengring bleibt der Radreifen aber sicher auf dem Radkörper.

Radkörper (3): Der Radkörper 3 ist der grösste Teil des Rades. Er kann mit der Felge verglichen werden, die Sie bei Ihrem Wagen haben. Der Radkörper stellt dabei eigentlich nur die Verbindung vom Radreifen zur Achse her. Dabei überträgt er die Kräfte, die bei der Fahrt entstehen. Zu seinem Schutz, wird der Radkörper regelmässig kontrolliert. Diese Kontrolle ist wichtig, da der Radkörper eine grosse Lebensdauer erreicht.

Er wird immer wieder verwendet und kommt deshalb meistens über die ganze Lebensdauer eines Fahrzeuges zum Einsatz. Der Radkörper ist daher ein langlebiges Teil, das viele Beschädigungen erleben kann. Daher werden die Radkörper regelmässig auf Risse oder andere Beschädigungen untersucht. Sie sehen, es gibt beim Rad kaum ein Teil, das nicht genaustens untersucht wird. Dabei bildet den Radkörper keine Ausnahme.

Gestaltet wird der Radkörper nicht bei jedem Rad gleich. Sie kennen vermutlich die schönen Räder mit Speichen. Diese aufwendig gefertigten Räder wurden so gewählt um Gewicht zu sparen. Hier kommen meistens Gussteile zur Anwendung. Mittlerweile kommen auch bandagierte Räder zum Einsatz, die einen vollen Radkörper haben. Entscheidend bei diesem Rad ist der Radreifen, der aufgezogen wird.

Das Monoblocrad: Jetzt kann ich nicht mehr zum Vergleich mit Ihrem Wagen greifen, denn dort kennen Sie kein Monoblocrad. Daher muss ich etwas ausholen und das beginnt hier mit dem Namen. Monobloc ist ein Fremdwort das aus einem (mono) und Block (Bloc) besteht. Eine Monoblocrad ist daher ein aus einem Block gefertigtes Rad. Diese Räder werden in den meisten Fällen bei Laufrädern verwendet, kommen aber bei neuern Triebfahrzeugen auch zum Einsatz.

Bei einem Monoblocrad suchen Sie vergebens nach einem Radreifen und einem Sprengring, denn diese gibt es hier nicht mehr. Die Lauffläche, die Sie später noch kennen lernen werden, bildet zusammen mit dem Radkörper eine Einheit und wurde aus einem Guss gefertigt.

Vom bandagierten Rad übernommen werden konnte eigentlich nur die Verschleissrille, die auch hier anzeigt, wie weit das Rad abgenutzt werden darf.

So entsteht ein sehr einfach hergestelltes und daher sehr kostengünstiges Rad. Sie müssen bedenken, die Fertigung eines Rades mit Radreifen kostet viel Zeit und ist äusserst aufwendig.

Das Monoblocrad kommt aus der Fabrik und ist fertig. Man muss nicht viel Energie in Wärme investieren oder sich um lose Radreifen sorgen machen. Daher entfällt hier auch die weisse oder gelbe Markierung, denn hier verschiebt sich nichts.

Durch den Verzicht auf einen Radreifen kann das Rad auch viel leichter gestaltet werden. So hat das Monoblocrad das bandagierte Rad mittlerweile abgelöst.

Besonders bei Wagen sind schon seit Jahren fast ausschliesslich Monoblocräder im Einsatz. Es lohnt sich normalerweise gar nicht mehr, ein Rad mit einer Bandage zu versehen, denn die Monoblocräder funktionieren gut, lösten aber nicht, wie gehofft, alle Probleme mit den Rädern.

Das Monoblocrad hat einen grossen Nachteil. Die durch Reibung beim bremsen entstehende Wärme wird direkt auf den Radkörper übertragen.

Es gibt keine Bandage mehr, die diese Wärme aufnimmt und die so den Radkörper schützt. Die Folge kennen Sie, sind verschobene Radreifen. Beim Monoblocrad, wird diese Wärme auf den Radkörper übertragen und führt dort zu Spannungen im Material. Die Folge sind Risse, die entstehen können.

Durch diese Kräfte und die Kräfte, die im Betrieb auftreten, kann der Radkörper brechen und es kommt zur Entgleisung. Da diese Gefahr sehr gross ist, wurden neue Räder entwickelt, die nicht so stark auf Wärme reagieren. Man nennt diese Räder spannungsarme Räder. Dadurch konnte diese Gefahr etwas eingedämmt werden. Zusätzlich versieht man das Rad mit einem Farbauftrag. Der schützt das Metall, wird aber bei zu grosser Hitze abgebrannt, so werden vorbelastete Räder schnell erkannt.

Monoblocräder werden in der Regel weggeworfen, wenn sie abgenutzt sind. Das Monoblocrad ist deshalb eigentlich ein Wegwerfrad. Nur, sind die Kosten für ein Rad sehr hoch und da man bei den Bahnen gerne spart, kann man das Monoblocrad auch als Radkörper für ein bandagiertes Rad verwenden. So wird das Rad länger einsetzbar. Da aber Monoblocräder sehr günstig sind, geschieht dies kaum und ein abgenutztes Rad landet meistens im Schmelzofen.

Kränze und Flächen: Kommen wir nun zu dem Teil, das eigentlich der Schlüssel zu einem funktionierenden Eisenbahnrad ist. Schwer war es einen passenden Titel zu finden, denn ein Rad benötigt zwei Teile um korrekt zu funktionieren. Beginnen werde ich in der Reihenfolge, wie die Teile im Titel benannt wurden. Alles in allem kann man hier von der Radlauffläche sprechen, wenn das auch nicht ganz genau ist. Doch beginnen wir mit den Kränzen.

Kränze kennen Sie, man legt sie Verstorbenen aufs Grab und bekundet so seine Trauer. Der Spurkranz bei der Eisenbahn sorgt alleine dafür, dass man das nicht oft bei Bahnreisenden machen muss. Die Aufgabe des Spurkranzes ist schnell umschrieben. Er hat  zu verhindern, dass das Rad von den Schienen fallen kann. Mehr Aufgaben gibt es für den Spurkranz auch nicht mehr. Wer nun meint, dass der Spurkranz damit eine leichte Aufgabe hat, irrt sich.

Beim Spurkranz handelt es sich um eine Erhöhung am Rand der Lauffläche. Ob die nun innen oder aussen davon montiert wird, ist eigentlich egal. Entscheidend ist diese Erhöhung, denn sie dient als Anschlag.

So kann das Rad nicht von den Schienen fallen. Damit der Spurkranz diese Aufgabe korrekt wahrnehmen kann, sind gestimmte Radien und Abmessungen einzuhalten. Man kann ihn nicht beliebig gestalten.

Da der Spurkranz nicht normal abrollt, sondern ab und zu seitlich gegen die Schiene gepresst wird, ist er einem grösseren Verschleiss unterworfen. Man nennt diesen Verschleiss Spurkranzabnützung.

Das Material wird dabei regelrecht an den Kanten der Schiene abgeschliffen. Hinzu kommt noch, dass er einen leicht grösseren Durchmesser hat und damit noch schneller dreht als das Rad. Damit erhöht sich der Verschleiss zusätzlich.

Wird diese Abnützung zu gross, oder verändern sich dadurch die genormten Radien und Winkel, besteht erhöhte Entgleisungsgefahr.

Gerade die Abnützung am Spurkranz muss man systembedingt auf sich nehmen und kann dagegen eigentlich nicht viel machen. Man kann diesen Verschleiss aber reduzieren und so die notwendige Aufarbeitung etwas verzögern. Das verlängert die Wartungsinterwalle, verhindert sie jedoch nicht, so dass Spurkränze regelmässig kontrolliert werden müssen.

Mit einer Spurkranzschmierung kann der Verschleiss des Spurkranzes deutlich reduziert werden. Dabei wird in regelmässigen Abständen Fett oder Öl auf den Spurkranz aufgetragen. Dieser Schmierfilm reduziert die Reibung des Spurkranzes. Dadurch wird dieser weniger abgenutzt und für Sie als Anwohner, wird das Rad in der Kurve ruhiger, da die Flanken nicht angeregt werden. Somit erfüllt eine Spurkranzschmierung gleich zwei Aufgaben.

Wie diese Schmierung erfolgt, spielt eigentlich keine Rolle. Man kann diese Einrichtung in ein Fahrzeug einbauen, oder aber an besonders kritischen Stellen entsprechende Anlagen im Gleis vorsehen. Wichtig ist nur, dass der Spurkranz regelmässig geschmiert wird, denn damit werden die Spurführungskräfte reduziert und die Lebensdauer des Spurkranzes verlängert. Bei Bahnen mit vielen engen Radien, werden meisten Lösungen auf den Fahrzeugen gewählt.

Am Spurkranz anschliessend kommt die eigentliche Lauffläche. Diese Fläche kennen Sie von Ihrem Wagen, denn jeden Herbst wird im Winter intensiv geworben, dass der Reifen dank gutem Profil im Schnee sehr gut ist. Sie kaufen dann diesen Reifen und im Spital erfahren Sie dann, dass der Supermegagripp doch nicht so gut war, wie es in der Werbung geheissen hat. Bei den Eisenbahnen kennt man das Problem nicht, denn man hat grössere Probleme zu lösen.

Die Lauffläche eines Eisenbahnrades ist nicht eben. Das heisst, die Lauffläche steht nicht im rechten Winkel zum Rad. Dadurch wird das Rad gegen die Innenseite immer grösser im Durchmesser. Die Lauffläche erhält dabei ein spezielles Profil, das optimal auf das Verhalten in Kurven und im geraden Gleis abgestimmt wurde. Dank diesem Profil kann ein Eisenbahnfahrzeug überhaupt um Kurven fahren. Daher lohnt es sich, wenn wir nachsehen, wie das geht.

Kurven stellen bei der Eisenbahn eine grössere Herausforderung dar. Der Grund sind die starren Achsen, die man verwendet. Diese Verhindern in den Bögen, dass das äussere Rad schneller drehen kann, als das innere. Bei Ihrem Wagen regelt das das Differential. So gesehen, wäre es gar nicht möglich, mit der Eisenbahn um eine Kurve, oder eben um einen Bogen zu fahren. Jetzt kommt aber die spezielle Gestaltung der Lauffläche ins Spiel.

Nähert sich nun ein Fahrzeug einer Kurve, will die Achse zuerst geradeaus fahren. Dass das nicht geht, verdanken wir dem Spurkranz. Dieser wird durch die Fliehkraft nach aussen gedrückt und steht an der Schiene an. Dadurch läuft nun das äussere Rad in dem Bereich, wo der grössere Radius ist. Das innere Rad läuft hingegen im Bereich wo der Durchmesser geringer ist. Die Achse fährt nun automatisch, durch die unterschiedlichen Durchmesser bedingt, eine Kurve.

Im Betrieb passt das nicht immer und so wird die Lauffläche durch kurzes rutschen oder durch andere Belastungen stark abgenützt. Besonders bei Fahrzeugen, die mit Bremsklötzen aus Eisen bremsen, wird die Lauffläche zudem noch aufgeraut. Dadurch entstehen beim Fahren ganz leichte Vibrationen, die sich auf das Rad übertragen. Diese verursachen dann den Lärm, den Sie am Bahnsteig wahrnehmen. Deshalb müssen solche Räder regelmässig gewartet oder gar ersetzt werden.

Eine weitere Belastung für Triebräder und deren Lauffläche ist der so genannte Makroschlupf. Das an der Grenze zum durchdrehen befindliche Rad wird dabei arg strapaziert und gerät in hochfrequente Schwingungen. Sie können das hören, denn in einer solchen Situation beginnt das Rad laut zu Pfeifen. Es ist ein sehr schriller Ton, der in den Ohren schmerzt. Die Lauffläche rutscht dabei ganz minimal auf der Schiene, so dass ganz kleine Flächen eingeschliffen werden.

Diesen Effekt nennt man Makroschlupf. Der Klang ist für die Ohren schmerzhaft und die Belastung für das Rad wird so gross, dass Schäden entstehen können. Trotzdem hören das die Lokführer gerne, denn sie haben so die optimale Beschleunigung erreicht. Ein Triebfahrzeug, das am Makroschlupf betrieben wird, ist optimal ausgelastet. Besonders bei modernen Lokomotiven ist dieses Phänomen sehr häufig zu hören.

All diese Belastungen mit leichtem Rutschen oder mit dem Makroschlupf führen zu Veränderungen der Oberfläche. Die Lauffläche des Rades wird abgenutzt. Damit verschlechtern sich die Laufeigenschaften des Rades und das Fahrzeug erhält einen unruhigen Lauf. Daher muss man diese Laufflächen in regelmässigen Abständen wieder Aufarbeiten. Diese Aufarbeitung der verschlissenen Laufflächen nennt man Reprofilierung.

Bei der Reprofilierung der Räder, wird das ursprüngliche Profil wieder auf der Lauffläche des Rades erstellt. Dieser Vorgang kann wiederholt werden, bis die Verschleissrille erreicht wird. Ein reprofiliertes Rad ist wieder wie neu, einfach etwas geringer im Durchmesser. Bei der Reprofilierung wird auch gleich eine Kontrolle auf Risse oder andere Schäden vorgenommen. Das Rad ist daher wieder sicher verwendbar.

Es gibt für die Reprofilierung zwei unterschiedliche Methoden. In einer ersten Phase kann das Rad mit Hilfe eines speziellen Schleifbankes bearbeitet werden. Dadurch können kleine Fehler mit wenig Materialverlust beseitigt werden. Dieser Vorgang wird jedoch nur bei den stark belasteten Rädern der Triebfahrzeuge vorgenommen. Das Rad, respektive die Achse, muss dabei nicht ausgebaut werden und kann im eingebauten Zustand bearbeitet werden.

Sind jedoch grösserer Anpassungen erforderlich, wird das Rad überdreht. Dies geschieht im eingebauten Zustand oder auch an der ausgebauten Achse. Dazu wird die Lauffläche auf einer speziellen Drehbank überdreht. Hier ist der Verlust beim Material grösser. Hingegen kann hier die Lauffläche wieder in den perfekten Zustand überführt werden. Vorteilhaft ist dieses Verfahren, bei kleinen oberflächlichen Rissen, da diese herausgedreht werden können. Die Lauffläche ist nun wieder neuwertig.

 

Der Aufbau des Radsatzes

So, nun haben wir alle Teile eines Radsatzes kennen gelernt. Immer zwei Räder und eine Achse ergeben einen kompletten Radsatz. Dieser wird noch einmal überprüft und anschliessend ausgewuchtet. Bei den grossen Gewichten, die ein Radsatz hat, ist es wichtig, dass der Radsatz ausgewuchtet wird. Die bei unausgewogenen Achsen entstehenden Vibrationen übertragen sich auf das Fahrzeug und führen langfristig zu Schäden am Fahrzeug und am Rad.

Bei Laufachsen, also Achsen, die nicht angetrieben werden, ist die Fertigung des Radsatzes damit abgeschlossen. In den Werkstätten werden nur noch die Lager angebracht und dann der fertige Radsatz dem Empfänger zugesandt. Die Laufachsen von Wagen werden dabei auch international versendet und sind vom Aufbau her Grössenteils genormt. Diese Arbeiten werden in einem Industriewerk oder beim Hersteller vorgenommen.

Laufachsen für Triebfahrzeuge sind meistens so speziell, dass diese speziell für das Fahrzeug hergestellt werden. Diese Laufachsen sind jedoch meistens etwas anders aufgebaut, damit sie längere Zeit verwendet werden können. Gerade die Laufachsen von Lokomotiven sind bekannt geworden, dabei unterscheiden sie sich nur im Aufbau von den Achsen in Wagen, denn auch die sind als Laufachsen zu bezeichnen, da es keinen Antrieb gibt.

Bei einem Triebradsatz werden zusätzlich noch Bauteile für den Antrieb montiert. Diese Bauteile müssen teilweise montiert werden, bevor der Radsatz fertig montiert wird. Damit auch diese Teile optimal ausgewuchtet werden können, wird auch hier erst der fertige Radsatz ausgewuchtet. Damit sind die empfindlichen Teile des Antriebs vor Vibrationen geschützt. Wegen diesen Aufwendigen Bauteilen, verwendet man oft bandagierte Räder.

Triebachsen sind einer weitaus grösseren Belastung ausgesetzt. Triebachsen werden durch die auftretenden Zugkräfte zusätzlich belastet, so dass sie oftmals etwas kräftiger gestaltet werden. Ältere Triebachsen wurden innen gelagert, da aussen wegen dem Antrieb mit den Stangen kein Platz mehr zur Verfügung stand. Ausser dass die Fertigung der Achse etwas geändert werden musste, gibt es zu den hier vorgestellten Achsen keinen Unterschied.

Damit sind wird am Ende von Gleis und Rad. Ich hoffe, dass ich Ihnen ein wenig Licht ins Dunkel bringen konnte. Sie wissen nun, warum die Bahn auf Steine setzt, und wie ein Zug um die Kurve kommt. Geniessen Sie nun die nächste Reise mit der Eisenbahn. Sie brauchen sich keine Sorgen zu machen, das System funktioniert sehr gut, und die Eisenbahnen sind das sicherste Landverkehrsmittel auf der Welt. Auch wenn Sie hier oft von Entgleisungen gelesen haben, denn diese sind selten.

 

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