Schienenfahrzeuge sind im Betrieb extremen Belastungen ausgesetzt: Hohe dynamische Kräfte und viele Lastwechsel wirken bei jeder Fahrt auf sie ein. Gleichzeitig gewinnen Leichtbau, Energie-Effizienz und Ressourcen-Schonung an Bedeutung, wobei die strengen Sicherheits-Anforderungen im Schienenverkehr weiterhin zu erfüllen sind. Das am 19. Februar 2026 an der TU Graz in Österreich eröffnete „Christian Doppler Labor für Struktur-Integrität im Schienenfahrzeug-Bau“ widmet sich diesen Herausforderungen und entwickelt wissenschaftliche Grundlagen für die nächste Generation von Schienenfahrzeugen.
Kooperation mit Siemens und Plasser & Theurer
„Ein modernes Industrieland braucht die besten Verbindungen in die Zukunft“, sagt Wolfgang Hattmannsdorfer, österreichischer Bundesminister für Wirtschaft, Energie und Tourismus. „Wenn wir leichtere, langlebigere und energie-effizientere Schienenfahrzeuge entwickeln, stärken wir den Klimaschutz und die technologische Souveränität und Wertschöpfung in Österreich. Das CD-Labor schafft die wissenschaftliche Grundlage dafür und stellt sicher, dass neue Erkenntnisse rasch in industrielle Anwendungen einfließen.“ Laborleiter Martin Leitner vom Institut für Betriebsfestigkeit und Schienenfahrzeug-Technik der TU Graz ergänzte: „Unser Ziel ist es, wissenschaftlich fundierte Methoden bereitzustellen, die der Industrie als Grundlage für eine praktische Nutzung zur Verfügung stehen. Damit leisten wir einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung sicherer, langlebiger und innovativer Schienenfahrzeug-Strukturen.“ Dabei kooperiert das Team mit den Projektpartnern Siemens Mobility Austria GmbH, Plasser & Theurer, Export von Bahnbaumaschinen, Gesellschaft m.b.H. sowie Miba Frictec GmbH.
Zwei Module mit unterschiedlichen Blickwinkeln
Aufgebaut ist das CD-Labor in zwei Forschungsmodule. Im ersten Modul steht die Betriebsfestigkeit geschweißter Stahl-Strukturen im Fokus. Solche Strukturen kommen etwa in Fahrwerksrahmen, diversen Aufbauten oder Leichtbau-Radsatzwellen zum Einsatz. Aufbauend auf bestehenden Normen und Regelwerken untersucht das Forschungsteam, wie Werkstoffwahl, Fertigungs-Prozesse und Nachbehandlungs-Verfahren die Lebensdauer von Bauteilen beeinflussen. Auch reale Belastungs-Szenarien, von unterschiedlichen Lastarten bis hin zu komplexen multiaxialen Beanspruchungen, werden systematisch analysiert. Ziel ist es, Ergebnisse aus Labor-Untersuchungen und daraus abgeleitete Auslegungs-Methoden verlässlich auf reale Fahrzeug-Strukturen zu übertragen.
Tests auf einem der modernsten Prüfstände
Das zweite Modul des CD-Labors konzentriert sich auf die Strukturintegrität ausgewählter Komponenten und Systeme. Ein Schwerpunkt liegt auf dem dynamischen Verhalten von Bremssystemen, insbesondere im Zusammenhang mit reibungsinduzierten Brems-Schwingungen. Neben umfangreichen Simulationen finden Experimente am Bremsen-Prüfstand am Campus Inffeldgasse der TU Graz statt, der zu den modernsten seiner Art gehört. Diese Untersuchungen dienen als Grundlage für die Analyse und Validierung neuer Design-Ansätze. Eine abschließende Bewertung der Betriebsfestigkeit auf Basis von elaborierten Methoden zur Vibrations-Ermüdung verknüpft die Fragestellungen beider Module.
Ergänzend untersucht das CD-Labor Ermüdungs- und Verschleiß-Prozesse durch den Rad-Schiene-Kontakt sowie in kompletten Reibbrems-Systemen. Mithilfe eines im Zuge des CD-Labors entwickelten Rollenprüfstands kann die Rad-Schiene-Interaktion unter realitätsnahen Bedingungen experimentell untersucht werden. Weiterführende Analysen an Scheiben- und Klotzbrems-Systemen sollen zudem eine Basis für neue Auslegungs- und Bewertungs-Methoden dieser Komponenten bilden.
Über die Christian Doppler Labors
In Christian Doppler Labors wird anwendungsorientierte Grundlagen-Forschung auf hohem Niveau betrieben, hervorragende Wissenschaftler kooperieren dazu mit innovativen Unternehmen. Für die Förderung dieser Zusammenarbeit gilt die Christian Doppler Forschungs-Gesellschaft international als Best-Practice-Beispiel. Christian Doppler Labors werden von der öffentlichen Hand und den beteiligten Unternehmen gemeinsam finanziert. Wichtigster öffentlicher Fördergeber ist das österreichische Bundesministerium für Wirtschaft, Energie und Tourismus (BMWET).
Text: TU Graz/red, Bild: Lunghammer, TU Graz