Neuartige Radsätze zur Lärm- und Gewichtsreduktion bei Schienengüterwagen aus faserverstärktem Kunststoff

• Research unit: FOT
• Project number: FABI 2017.15

Key words (German)

Lärmbekämpfung, Lärmsanierung der Eisenbahn, Rollmaterial, Radsätze

Short description (German)

Primäres Ziel des Auftrages ist die Reduktion des von den Rädern im Betrieb abgestrahlten Lärms. Die Materialeigenschaften des Radsatzes, sowie die Radform spielen dabei eine wichtige Rolle. Wie gross das Lärmminderungspotential ist, muss im Rahmen der Machbarkeitsstudie quantifiziert werden.
Ein Radsatz aus FVK dürfte zudem deutlich leichter als ein herkömmlicher Radsatz aus Stahl sein. Dies bringt Vorteile beim Energieverbrauch, bei der Schienenabnützung, sowie der Laufruhe.

Project aims (German)

Mit dem vorliegenden Projekt soll die Machbarkeit eines neuartigen Radsatzes für Schienengüterwagen aus faserverstärktem Kunststoff (FVK, respektive „fiber-reinforced polymer FRP“) geprüft werden.

Zusätzlich sind im Rahmen der Machbarkeitsstudie die für die Anwendung im Regelbetrieb kritischen Punkte anzusprechen (Liste nicht abschliessend):

• Kosten Radsatz, Dauerhaftigkeit Radsatz, Unterhalt Radsatz

• Stabilität Radsatz im Regelbetrieb

• Versagensverhalten (spröde/duktil), Überwachung Materialermüdung

• Bremssystem des Radsatzes (u.a. thermisches Management)

• Unterhalts- und Inspektionsverfahren für die Radsätze

• Die Laufzeit für die Machbarkeitsstudie beträgt gemäss dem Projektantrag vom 27. Juni 2017 12 Monate. Wenn die Machbarkeitsstudie zeigt, dass die neuen Radsätze ein grosses Potential haben und die kritischen Punkte beherrschbar sind, ist eine Weiterführung des Projektes möglich.

Publications / Results (German)

Das Gewicht dieses CFK-Radsatzes ohne Wellenbremsscheibe beträgt 632 kg. Ein vergleichbarer Stahl Radsatz hat dagegen ein Gewicht von 1002 kg. Somit beträgt die Gewichtsersparnis 370 kg.

Der CFK-Radsatz führt zu einer beachtlichen Reduktion des abgestrahlten Luftschalls (Lärm) von ca. 23 dB(A), berücksichtigt man die Beiträge von Schiene und Schwelle zum gesamten Immissionspegel während einer Vorbeifahrt ist die Reduktion immerhin noch ca. 3 dB(A) im Vergleich zu einem Stahl-Radsatz.  
Die Herstellung eines CFK-Radsatzes kostet etwa 6 mal mehr als die Herstellung eines konventionellen Radsatzes. Wenn die Kostenreduktion durch das tiefere Gewicht berücksichtigt wird, reduziert sich der Faktor auf 4.2.

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• Schlussbericht Güterwagenradsätze aus faserverstärktem Kunststoff [PDF] 29'307 kB