In seiner Doktorarbeit entwickelte der Wissenschaftler der Universität Siegen ein mobiles System, um Risse in den Radsätzen von Zügen frühzeitig aufzuspüren. Die Auszeichnung wurde bei der Internationalen Schienenfahrzeugtagung überreicht.

Dr. Tobias Reitz von der Universität Siegen (Department Maschinenbau) ist bei der 19. Internationalen Schienenfahrzeugtagung in Dresden für seine hervorragende Dissertation mit dem Nachwuchspreis in der Kategorie Promotion ausgezeichnet worden. Das Thema der Arbeit war „Referenzfreies ultraschallbasiertes Verfahren zur Zustandsüberwachung rotierender Bauteile – Anwendung auf Radsätze von Schienenfahrzeugen“. Der Preis wurde vor über 600 Tagungsteilnehmer*innen in Dresden verliehen. Die Tagungsreihe gilt als eine der wichtigsten im Bereich Schienenfahrzeuge.

Die Dissertation von Dr. Tobias Reitz entstand im Rahmen eines kooperativen Forschungsprojektes im Leitmarktwettbewerb NRW (im Bereich Mobilität und Logistik). Die Jury hob die hohe Qualität der prämierten Arbeit hervor, die sich gegen mehrere konkurrierenden Vorschläge behaupten konnte. Die Laudatio wurde vom Betreuer der Dissertation, Prof. Dr. Claus-Peter Fritzen, gehalten.

In der Forschungsarbeit geht es um eine neuartige Methodik zur Überwachung des Strukturzustands von Radsätzen bei Schienenfahrzeugen. Durch große Laufleistungen und hohe Belastungen können sich infolge Materialermüdung sehr kleine Risse entwickeln, die im Laufe der Zeit wachsen und - falls sie unentdeckt bleiben würden - im Extremfall zum Bruch der Radsatzwelle führen können. Standardmäßig werden daher in festgelegten Intervallen Riss-Prüfungen, zum Beispiel mit Hilfe von Ultraschallmethoden, „stationär“ in Wartungsdepots durchgeführt. Wird ein Riss entdeckt, muss die Radsatzwelle umgehend ausgetauscht werden.In seltenen Fällen kann ein atypischer, kleiner Riss aber auch so schnell wachsen, dass er vor der nächsten Inspektion eine kritische Länge erreicht, was ein Sicherheitsrisiko darstellt.

Dr. Reitz verfolgt in seiner Arbeit nun eine deutlich andere Strategie als bei der stationären Methode, indem die Radsatzwellen eines Zuges jeweils ein mobiles System zur Ultraschallerzeugung und -messung sowie zur Datenanalyse erhalten, das permanent an Bord mitfährt. Damit ist es möglich, diese Zustandsdiagnose am fahrenden Zug autonom und prinzipiell jederzeit und sehr schnell durchzuführen. Risse können so frühzeitig aufgespürt und der Zustand der Struktur zeitlich engmaschig kontrolliert werden.

Das Besondere an der in der Arbeit entwickelten SHM-Methode (SHM: Structural Health Monitoring) ist, dass durch Korrelation verschiedener Messungen der Ultraschallausbreitung während einer vollen Wellen-Umdrehung das Vergleichen mit früher aufgenommenen Referenzdaten bei verschiedenen Umgebungs- und Betriebsbedingungen überflüssig wird. Es handelt sich somit um ein sogenanntes referenzfreies SHM Verfahren. In Kombination mit einer Variante der klassischen Inspektionsmethoden erhöht dies das Sicherheitsniveau, reduziert Wartungskosten und steigert die Verfügbarkeit der Züge.

„Als Betreuer der Doktorarbeit hat es mich natürlich besonders gefreut, dass Dr. Reitz für seinen besonders wertvollen Beitrag durch diesen Preis auf internationalem Parkett geehrt wurde. Es ist außerdem schön zu sehen, dass die gute Zusammenarbeit zwischen der Universität Siegen und der Fa. Alstom, die hier als Projektkoordinator eine tragende Rolle innehatte, auch nach Projektende, beispielsweise in Form gemeinsamer Lehrveranstaltungen zum wichtigen Thema Schienenfahrzeugtechnik weiter intensiviert werden soll. Von diesem Angebot können Studierende naturwissenschaftlicher und technischer Fächer letztlich insgesamt profitieren“, betont Prof. Dr. Claus-Peter Fritzen.

Nach Abschluss seiner Tätigkeit an der Uni Siegen ist Dr. Tobias Reitz der Schienenfahrzeugtechnik treu geblieben. Er arbeitet jetzt als Strukturingenieur bei der Fa. ALSTOM Siegen in der Abteilung Structural Integrity Testing.