Eisenbahnräder sind dieRäder vonEisenbahnfahrzeugen und Teil desRadsatzes und haben verschiedene Bauformen. Sie waren ursprünglichSpeichenräder, späterScheibenräder, sowie bereifte - und Vollräder, oder gummigefederte – und in einigen Fällen luftbereifte Räder. Nach der Funktion wird auch zwischen angetriebenenTreibrädern und nur tragenden Laufrädern unterschieden. In der Regel sitzen die Radscheiben eines Radsatzes verdrehfest auf der Achswelle, es gibt jedoch auchLosradsätze mit unabhängig auf der feststehenden Achse gelagerten Rädern und einzeln gelagerte Halb- oder Stummelachsen. Bei einemSpurwechselradsatz für Regelfahrzeuge sind die Radscheiben auf der Achswelle verdrehfest seitlich verschieb- und verriegelbar.
Die Entwicklung desRad-Schiene-Systems hat dazu geführt, die Laufflächen der Räderkonisch zu profilieren. Dies bewirkt den selbstzentrierendenSinuslauf imGleis, gesichert durch denSpurkranz.
Erste Eisenbahnräder waren durch die Kutschenbau-Tradition beeinflusst oft als hölzerne Speichenräder ausgeführt. Von der 1830 gebauten amerikanischen LokomotiveJohn Bull ist folgende Ursprungsausführung derTreibräder bekannt: dieRadnaben bestanden ausGusseisen, dieSpeichen undFelgen aus hartemRobinienholz, die dreiviertel Zoll dicken Radreifen wiederum ausSchmiedeeisen.
Die großen Treibräder modernerDampflokomotiven wurden später zwar durchgehend ausStahlguss gefertigt, jedoch zur Masseersparnis weiterhin als Speichenräder ausgeführt. Die ersten elektrischen Vollbahnlokomotiven liefen ebenfalls auf Speichenrädern. Bei einigen Bauarten vonEinzelachsantrieben mit gefedert gelagerten, leistungsstarken Motoren waren die Speichenräder auch eine funktionelle Notwendigkeit. Hier führten Ausleger vom Großrad auf einer Hohlwelle durch die Speichen hindurch auf die Außenseite der Räder, wo sie über Federelemente (stählerne Topffedern/„Federtopfantrieb“ oder Gummisegmente/„Gummisegmentfederantrieb“) mit dem Radkörper verbunden waren.
Die Räder können einen Farbanstrich haben, der aber die Laufflächen und die Seitenflächen des Radreifens (dort, wo bei Güterwagen dieGleisbremsen wirken) auslässt. Neben demKorrosionsschutz erfüllt der Farbanstrich auch die Funktion, thermische Überbeanspruchungen sowie Risse erkennbar zu machen.
Bei einer thermischen Überbeanspruchung durch einenHeißläufer oder eine dauernd angelegte Bremse verbrennt die Farbe unter deutlicher Rauchentwicklung. Im abgekühlten Zustand zeigen sich danach sichtbare Abblätterungen der Farbe.
Eine geeignete Farbgebung des Rades kann helfen, Schäden durch Risse rechtzeitig zu erkennen. Bei Speichenrädern deutscher Dampflokomotiven wurde eine rote Farbe gewählt, in derHaarrisse in den Speichen gut erkennbar waren, da die dunklen Fettrückstände, welche sich in den Rissen sammelten, sich deutlich vom hellen Rot absetzten. Eine noch hellere Farbe wäre ungeeignet gewesen, um einen glänzenden frischen Bruch zu erkennen.
Bei bereiften Rädern werden je vier Farbmarkierungen angebracht, die anzeigen, ob sich der Radreifen auf dem Radkörper verdreht hat. Bei derRhätischen Bahn hingegen erfüllt der schwarz-weiße Anstrich die Aufgabe, blockierende Räder zu erkennen. Bei dieser Bahn besteht auf Grund der vergleichsweise langsam reagierendenSaugluftbremse ohne Möglichkeit, einenGleitschutz vorzusehen, im Zusammenhang mit den Höhenunterschieden der befahrenen Strecken sowie im Winter bei Schnee und Eis, eine besonders große Gefahr, dass die Radsätze blockieren.
Bei US-amerikanischen Bahnen sind heute Farbanstriche an Radscheiben generell verboten.
Eine Alternative zum Speichenrad ist die von der US-amerikanischen General Steel Castings Corporation (Granite, Illinois) patentierte „Boxpok“-Bauweise (= englisch: „boxed spoke“ = „verpackte Speiche“), bei der sich das hohle Rad aus Speichen mit U-förmigem Querschnitt mit annäherndovalen seitlichen Aussparungen unterschiedlicher Größe zusammensetzt.[1][2] Sie sind bei gegebener Belastung leichter als „echte“ Speichenräder.
Dem Boxpok-Rad ähnlich waren das Baldwin-Scheibenrad derBaldwin Locomotive Works (Pennsylvania) und das durch die vomArt-déco-IndustriedesignerHenry Dreyfuss gestaltetenHudson-Stromlinienlokomotiven derNew York Central-Baureihe J-3a bekannte Scullin-Doppelscheibenrad der amerikanischen Scullin Steel Co. (St. Louis, Missouri). Das in Großbritannien vonOliver Bulleid und Firth Brown entwickelte Bulleid Firth Brown-Rad (BFB-Rad) ist nicht hohl, sondern die Radscheibe hat einen trapezförmig-gewellten Querschnitt.[3]
In Europa gab es Boxpok-Räder besonders nach demZweiten Weltkrieg, etwa bei den Lokomotiven der sowjetischen BaureiheП36 (P36) und den als Wiederaufbauhilfe in großer Anzahl aus den USA und Kanada nach Frankreich gelieferten Mikado-Universallokomotiven der Reihe141 R. Als einzige deutsche Dampflokomotiven waren acht Schnellzugmaschinen derDR-Baureihe 01.5 zeitweise mit Boxpok-Rädern ausgerüstet[4], die sich jedoch wegen Fertigungsfehlern nicht bewährten und wieder durch neugegossene, verstärkte Speichenradsätze ersetzt wurden.
Bereifte Räder bestehen aus einemRadkörper und einem diesen umschließendenRadreifen. Diese Komponenten bestehen je aus einer anderen, für ihren Zweck besser geeigneten Stahllegierung, die vor der Montage noch getrennt bearbeitet werden können (zum BeispielSchmieden der Radreifen). Dieses Konstruktionsprinzip bot und hat auch heute noch teilweise Vorteile gegenüber
1852/1853 erfandAlfred Krupp inEssen den nahtlos gewalzten Radreifen: Ein geschmiedetes, längliches Stück Stahl wurde mittig gespalten, ringförmig auseinandergetrieben, gereckt und gewalzt. Krupp verkaufte für Jahrzehnte seine Radreifen an die meistennordamerikanischen Eisenbahnen und begründete damit den Erfolg des späterenKruppschen Industrieimperiums. Die drei Ringe des Kruppschen Firmensymbols erinnern daran. Zur selben Zeit gelang esJacob Mayer inBochum, Radreifen direkt als Stahlformguss herzustellen.[5] Bis zum Anfang des 20. Jahrhunderts konkurrierten beide Verfahren, letztendlich sind Krupps aus dem Block geformte Radreifen jedoch wirtschaftlicher herzustellen und haben aufgrund der stärkeren Umformung des Stahls die besseren Materialeigenschaften. Bevor Krupp und Mayer die einteiligen Radreifen erfanden, wurden Stäbe rundgebogen und geschweißt – was bei den erforderlichen harten Stahlsorten zu häufigen Brüchen an der Schweißstelle führte – oder aus dünnerem Stabmaterial spiralartig gewickelt und dann geschmiedet.[6]
Ein Vorteil von Radreifen ist, dass beiverschlissenen Rädern nicht die gesamteRadscheibe ausgetauscht werden muss. Es ist also nicht zwingend notwendig, die Pressverbindung zwischen Radscheibe und Achse zu lösen. Da der Radreifen im Durchschnitt über 600 000 Kilometer auf den hartenSchienen ausStahl rollt, muss er selbst aus besonders widerstandsfähigem Stahl und extrem fest am Radkörper befestigt sein. Nachteilig ist die höhere Masse von bereiften Rädern, einmal wegen der erforderlichen Materialmenge für die Passung von Radkörper und Radreifen, für die Stabilität der Presspassung und wegen der Mindeststärke des Radreifens.
Zwischen Radreifen und Radscheibe kann eine Federung aus Gummi (gummigefederter Radsatz) angebracht sein. Das erhöht den Fahrkomfort und hat sich bei Straßen- und Stadtschnellbahnfahrzeugen bewährt.DasICE-Unglück von Eschede zeigte jedoch, dass ein sicherer Einsatz dieser Radsätze nur durch eine sorgfältige Überwachung im Betrieb und einer im Vorhinein erfolgten ausführlichen und kritischen Untersuchung der Belastungsgrenzen sicher erfolgen kann. Dieses wurde bei der Deutschen Bahn in den 1990er Jahren jedoch nicht umgesetzt, was zum schwersten Zugunglück im deutschen Hochgeschwindigkeitsverkehr geführt hat. Den Beteiligten ist ohne Zweifel ein äußerst fahrlässiges Verhalten im Bezug auf die Einführung dieser gummigefederten Räder vorzuwerfen.
Die Verbindung von stählernen Radreifen mit dem Radkörper geschieht in der Regel durchAufschrumpfen. Dazu werden die Radreifen mit einem geringfügig kleineren Durchmesser als dem Außendurchmesser des Radkörpers (demRadkranz) gefertigt. Der Radreifen wird dann soweit erwärmt, dass sein Innendurchmesser durch dieWärmeausdehnung etwas größer ist als der äußere Durchmesser des Radkörpers. In diesem Zustand wird der Radsatz eingesetzt. Der Radreifen zieht sich beim Abkühlen wieder zusammen und umschließt den Radkörper mit einerkraftschlüssigen Verbindung.
An der Außenseite haben Radreifen am inneren Umfang einen Bund, der beim Aufsetzen als Anschlag dient und Verschiebungen nach innen verhindert. Auf der Innenseite ist eine Nut eingedreht, in die ein stählernerSprengring eingesetzt und verwalzt wird. Er dient als Sicherung, falls sich der Radreifen insbesondere durch eine feste Bremse oder einen Heißläufer lockert. Darüber hinaus gibt es auch Ausführungen, die ohne zusätzliche Sicherungsringnut ausgeführt sind. Diese Radreifen besitzen auf der Innenseite ebenfalls einen Anschlagbund, der das seitliche Auswandern des Radreifens verhindert. Der Anschlagbund der Innenseite ist deutlich kleiner ausgeführt als auf der Außenseite, da er beim Aufschrumpfen des Radreifens nach Erwärmen über den Radkörper gezogen werden können muss.
Zur Demontage wird ein abgefahrener Radreifen aufgeschlitzt, vom Radkörper getrennt und entsorgt. Der Radkörper wird nach einer Prüfung weiterverwendet.
Radreifen sind durch ihren Schrumpfsitz ständig auf Zug belastet. Auf den Laufflächen von Radreifen, auf dieKlotzbremsen einwirken, treten außer dem Abrieb auch kleine Querrisse auf. Durch die Abrollbewegung verschiebt sich bei hohen Aufstandskräften von zehn Tonnen pro Rad das Material langsam nach außen und führt zu einer Überwalzung am Außenrand. Diese Walzarbeit auf der Lauffläche entspannt aber auch die durch das Bremsen rissbelasteten Flächen, so dass von den kleinen Querrissen keine Bruchgefahr ausgeht. Das ist anders, wenn ein Bremsklotz auf den äußeren Radreifenrändern schleift und Wärme in die Außenkante bringt: Dieser Bereich wird durch die Walzarbeit nicht entspannt, was zu Spannungsrissen von der Außenseite führt. Radreifen werden mit Ultraschall auf diese Rissbildung untersucht. Eine weitere Gefährdung tritt durch die Kerbwirkung von Stempelungen auf.
Eisenbahnräder werden mit Radlasten bis über 11 t vornehmlich im zentralen Fahrflächenbereich belastet. Dort müssen neben den Gewichtskräften vor allem die Antriebs- und Bremskräfte übertragen werden. Die Spurkränze werden in mittelgroßen und engen Bögen an ihren Flanken durch Seitenverschleiß dünner. Die Spurkranzkuppen werden in der Regel nicht befahren.
BeiStraßenbahnfahrzeugen liegen die Radlasten hingegen unter 6 t. Anders als bei Eisenbahnrädern wird hier in erster Linie der Spurkranz an seiner Stirnflanke und auch an seiner Kuppe durch Verschleiß und plastische Deformation beansprucht. Da in StraßenbahnnetzenRadien bis unter 20 m vorkommen können, ist vor allem der Seitenverschleiß deutlicher ausgeprägt als bei Eisenbahnrädern. Dazu kommt insbesondere in Netzen mit einem großen Anteil von straßenbündigen Strecken von Straßenfahrzeugen in die Spurkanäle der Rillenschienen eingetragener Straßenschmutz bzw. -abrieb, der vor allem in Verbindung mit Feuchtigkeit wie ein Schleifmittel wirkt. Dies äußert sich nicht zuletzt auch in kürzeren Reprofilierungsintervallen mit Laufleistungen um 20 000 bis 80 000 km zwischen zwei Radsatzbearbeitungen.
Früher wurden die Räder bei stehenden Zügen von einem Wagenmeister mit einem langen leichten Hammer – auch beim Halt in Bahnhöfen – angeschlagen. Am Ton konnte er je nach Radsatz lose Radreifen oder beginnende Dauerbrüche am Radsatz erkennen.
Heute werden die Radreifen in den Werkstätten auf Folgen von Überhitzungen wie Haarrisse und Lockerung des Sitzes überwacht. Durch Farbmarkierungen ist kontrollierbar, ob sich ein Radreifen auf dem Radkörper verdreht hat. Haarrisse können durch Ultraschalluntersuchungen und Röntgen-Feinstrukturbilder erkannt werden. Ein Radreifen, der sich gelockert hat, kann mittels einer Klangprobe von einem fest sitzenden Reifen unterschieden werden: Ist der Klang an 90 % des Umfangs glockenhell und nicht dumpf, so kann der Radreifen als fest angesehen werden. Das Rad wird mit Farbmarkierungen zur Überprüfung des festen Sitzes versehen und darf wieder eingesetzt werden, sofern keine Metallspäne im Sitz ausgetreten sind und es nicht zu einer erneuten Verdrehung des Radreifens kommt.
Bei einemVollrad oderMonoblockrad sind Radscheibe und Lauffläche aus einem Stück hergestellt, was bei modernen Fahrzeugen die Regel ist. Die früher übliche Verwendung von Radreifen konnte wie oben erwähnt zu Brüchen führen, was z. B. die Ursache desEisenbahnunfalls von Eschede war. Mit einer Wärmebehandlung wird erreicht, dass die aus zähem Stahlguss hergestellte weiche Radscheibe eine harte, verschleißfeste Lauffläche erhält. Im Vergleich zu einem zweiteiligen, aus Radscheibe und Radreifen bestehenden Rad ergibt sich bei Vollrädern eine Masseersparnis, andererseits muss bei Abnutzung der Lauffläche das ganze Vollrad ersetzt werden. Bei Überhitzung einesklotzgebremsten Vollrades gibt es im Gegensatz zu zweiteiligen Rädern keine Gefahr durch lose Radreifen, dafür entstehen in Radumfangrichtung der Lauffläche hohe Eigenspannungen, die zu einem Bruch der Radscheibe führen können.[7] Vollräder müssen deshalb im Betrieb regelmäßig auf Spuren möglicher Überhitzung untersucht und in der Instandhaltung mit Ultraschall auf Risse überprüft werden. In einigen Fällen können überhitzte Räder thermisch regeneriert werden, sodass sie nicht verschrottet werden müssen. Vollräder können Laufleistungen zwischen 1 und 2,5 Millionen Kilometern erreichen. Dabei wird das Rad im Durchmesser bis zu 80 mm abgenutzt (siehe:DB-Baureihe 101). Eine Kennrille in der Stirnseite des Rades zeigt das Erreichen der Verschleißgrenze auf.
Das Vollrad wird mit einer Radsatzpresse auf dieRadsatzwelle gepresst. Nach der Montage beider Räder werden Radrückenabstände vermessen. Vollradsätze werden ausgewuchtet. Dazu wird die Achse außermittig gespannt und die Scheibe am inneren Felgenkranz ausgesichelt. Die Demontage des Radsatzes erfolgt durch Abpressen der Radscheiben.
Ein klotzgebremstes Vollrad unterliegt ähnlichen Belastungen wie ein bereiftes. Auch die Vollscheibe wird auf Risse der Außenseite untersucht. Es kommt aber eine zusätzliche Belastung hinzu: Wird ein Vollrad überhitzt, dann dehnt sich der Laufbereich aus. Er zieht den mittleren federnden Bereich des Rades mit. Nach dem Abkühlen des Rades drückt der gedehnte Mittelbereich nach außen auf den Laufbereich. Die Lauffläche entspannt sich wieder durch Walzarbeit, der Spurkranz jedoch nicht. Die Kräfte treten gebündelt am Spurkranz auf und führen zu tiefen Rissen. Aus diesem Grund sind überhitzte Vollräder zu tauschen und in der Aufarbeitung zu entspannen. Die Vollräder werden in der Aufarbeitung einer Ultraschallvollprüfung einschließlich einer Restspannungsmessung unterzogen.
Bei scheibengebremsten Vollrädern, die sehr hohe Laufleistungen erreichen, ohne abgedreht werden zu müssen, kann es in seltenen Fällen zu einer Materialdoppelung im Laufbereich kommen. Diese Fälle sind sehr selten und die Ursachen sind noch nicht vollständig geklärt. Das Material löst sich flächig wenige Millimeter unterhalb der Lauffläche ab, deshalb sind die Vollräder bis zur nächsten Aufarbeitung in den Laufkilometern begrenzt.
Das Rad läuft auf der Schiene und erfährt in dieser Paarung den größeren Verschleiß. Dies rührt daher, dass das Gefüge der Lauffläche desfertigbearbeiteten Radesperlitisch ist. Hierzu werden lediglich Lauffläche und Spurkranz desschmiederohen Rades in einemHEESS-Abschreckbad durch gezielte Wasseraufbringung gehärtet. Der Steg und die Nabe des Rades werden nicht gehärtet. Die Wärmebehandlung wird prinzipiell wie folgt durchgeführt:
Es entstehen infolge der Wärmebehandlung am Rand der Lauffläche von außen nach innen gesehen folgende Schichten
Die harte Schicht und die Mischschicht werden in der anschließenden Hartbearbeitung abgedreht, so dass das Grundgefüge, nämlich im Wesentlichen Perlit, übrig bleibt. In Europa werden für die Eisenbahnräderproduktion niedriglegierte Schmiedebaustähle verwendet. Gängige Werkstoffbezeichnungen sind R7, R8 und R9. Die UIC-812-3-Norm des internationalen Eisenbahnverbandes spezifiziert die geforderten technischen Eigenschaften vor und nach der Wärmebehandlung. Schlüsselvorgaben werden gemacht für:
Um der beim Einsatz von Kompositbremssohlen auftretenden zusätzlichen Erwärmung und den daraus resultierenden möglichen Spannungsrissen entgegenzuwirken, werden seit Ende der 1980er versuchsweise und seit Mitte der 1990er Jahre in größerem Umfang eigenspannungsarme Radsätze eingesetzt. Die Kompositionsbremssohlen können die entstehende Bremswärme weniger gut abführen als die Graugussbremssohlen, so dass die Radscheibe mehr Wärmeenergie abführen muss und damit stärkeren Temperaturschwankungen ausgesetzt ist.
Um durch Temperaturschwankungen entstehende Spannungsrisse wirksam zu bekämpfen, wurde eine Radscheibe entwickelt, die weniger empfindlich auf solche Spannungen reagiert. Diese Radscheibe unterscheidet sich vor allem durch ihre ausgeprägte S-Form zwischen Radnabe und Laufflächenkörper, wodurch ein besserer Spannungsabbau erreicht wird als bei flachen Radscheiben. Im Nebeneffekt bewirkt die größere Oberfläche auch eine verbesserte Wärmeabfuhr. Solche Radsätze sind bei Güterwagen mit einem unterbrochenen, senkrechten weißen Strich auf dem Lagergehäuse gekennzeichnet.
Die Geometrie der Lauffläche und des Spurkranzes eines Rades wird alsRadprofil,[8]Laufflächenprofil,[9]Laufprofil des Rades,[9]Radlaufprofil[9] oderProfilform[10] bezeichnet. Je nach Art der Bahn, Fahrzeugart, Raddurchmesser und Spurweite werden unterschiedliche Radprofile verwendet. Für Fahrzeuge aufVignolschienen werden in der Regel Radprofile mit doppelkonischer Lauffläche verwendet, bei denen die Lauffläche über einen kreisförmigen Übergangsbereich (Hohlkehle) als Rotationsfläche in den beidseitig konischen Spurkranz übergeht.[10][11] Straßenbahnfahrzeuge auf Rillenschienen sind zum Teil durch eine zylindrische Lauffläche gekennzeichnet.[11] Um die Rillenbreite zum Schutz derZweiradfahrer zu begrenzen, weisen die Räder von Straßenbahnfahrzeugen in der Regel geringere Spurkranzdicken auf.[10]
Im Gegensatz zu den Inselbetrieben städtischer Schienenbahnen, sind im Vollbahnbereich die Radprofile inzwischen weitgehend standardisiert.[10] Genormte Radprofile sind:
Das Laufverhalten des Fahrzeugs wird durch das Radprofil stark beeinflusst. Durch das Abrollen des Rades, Fahrten im Gleisbogen, Traktion und Bremsen, sowie Gewalteinflüsse verschleißt das Radprofil, d. h. es verändert sich und damit auch die Laufeigenschaften.[10][11] Der Verschleiß hängt von verschiedenen Faktoren wie z. B. der Streckentopographie und dem Betriebsprogramm ab und ist innerhalb bestimmter Grenzen zulässig. Dabei kann es zu unterschiedlichem Verschleißverhalten von Lauffläche und Spurkranz kommen. DurchReprofilierung auf einer Radsatzdrehbank kann die Geometrie wiederhergestellt werden.[10]
Das Radprofil kann mithilfe vonReferenzlehren geprüft werden.[8]
Bei einigen, oft französischenU-Bahn-Netzen und Einzelfahrzeugen – beispielsweise den französischenMichelines – werden luftbereifte Räder verwendet. Der Vorteil dieser Räder ist, dass das LaufflächenmaterialGummi auf Stahlschienen einen erheblich höherenHaftreibungswert hat als Stahlräder. Dies lässt höhere Beschleunigungen und Bremsverzögerungen zu, was entsprechend kürzere Fahrzeiten und auch dichtere Fahrplantakte zwischen nahe beieinanderliegenden Haltestellen zulässt. Die höhere Haftreibung ist ebenso für Strecken mit starken Steigungen von Vorteil, wie beispielsweise bei derLinie M2 der Métro Lausanne. Außerdem verursachen die Gummiräder weitaus weniger Erschütterungen als herkömmliche Stahlräder, was sich besonders beiStrecken in einfacher Tieflage in Verbindung mitFester Fahrbahn positiv bemerkbar macht, etwa bei derMétro Lyon. Ein Nachteil von luftbereiften Radsätzen ist die nicht vorhandene Selbstzentrierung im Gleis, zusätzlich erfordert die höhere Haftreibung zwischen Rad und Schiene bei Treibradsätzen den Einbau von Differentialgetrieben. Des Weiteren wirkt sich die Verwendung von bereiften Rädern negativ auf den Rollwiderstand aus. Luftreifen auf Stahlschiene haben mit im trockenen Zustand den achtfachen Rollwiderstand im Vergleich zur klassischen Kombination Stahlrad-Stahlschiene.[12]
Je nach Bahnsystem laufen die luftbereiften Räder aufStandard-Eisenbahnschienen oder auf speziell für Gummireifen konzipierten Fahrbahnen. Für die Fahrt auf Standard-Stahlschienen sowie über Weichen übernehmen bei luftbereiften U-Bahn-Wagen nach Pariser Vorbild parallel zu den Gummireifen die Spurkränze der zusätzlich mitlaufenden klassischen Eisenbahnräder die Führung, sie sind auch die Notlaufelemente bei eventuellen Reifenpannen. Im Normalbetrieb berühren die zusätzlichen Stahlräder die Schienenköpfe nicht. Bei ausschließlich für Gummireifen konzipierten Fahrbahnen sind zusätzliche andere Führungselemente nötig, etwa seitliche Spurführungsschienen und horizontale Spurführungsräder. Bei denMichelines und den SchweizerPneuwagen wurden schmale Luftreifen verwendet, die auf den Schienenköpfen liefen. Die Laufräder wurden mit separaten Spurkränzen ausgerüstet. Problematisch blieb die zulässige Achsfahrmasse. Mehr als 1,75 t wurden nicht zugelassen, weniger als zehn Prozent bei vielen Vollbahnen. Als Folge waren trotz des extremen Leichtbaues vielachsige Drehgestelle erforderlich.
Die vergleichsweise aufwendige Konstruktion zieht entsprechend höhere Anschaffungskosten nach sich. So sind die Baukosten für den Fahrweg rund doppelt so hoch wie bei einer herkömmlichen Reibungsbahn. Umgekehrt fällt der Aufwand für die Instandhaltung des Fahrweges geringer aus, weil durch die unterschiedliche Härte der Materialien nur die Reifen am Zug dem Verschleiß unterliegen, nicht aber die Schienen.[13]
Einen Sonderfall stellten die „Howden-Meredith patent wheels“ dar, die beiSchienenbussen in Irland Verwendung fanden. Richard Meredith und George Howden[14] entwickelten ein Eisenbahnrad, bei dem ein gasgefüllter Luftreifen von einem stählernen Radreifen umschlossen war.[15][16] Die irische EisenbahngesellschaftGreat Northern Railway (GNR) baute in den 1930er Jahren für sich und weitere Betreiber eine Reihe von Bahnfahrzeugen auf der Basis von Straßenbussen, bei denen dieses System zur Anwendung kam.[17]
Schienenfahrzeuge ziehen einen großen wirtschaftlichen Vorteil daraus, dass sie die Antriebsenergie wesentlich effizienter umsetzen können als viele andere Fahrzeuge. Die geringeReibung stählerner Räder auf derSchiene, die einerseits das allgemein schlechtere Brems- und Beschleunigungsverhalten von Schienenfahrzeugen bewirkt, führt andererseits zu einer effizienten Ausnutzung der benötigten Energie bei gleichmäßigen langen Streckenfahrten mit schweren Lasten.
Eine optimale Ausnutzung der Laufeigenschaften von Schienenfahrzeugen setzt allerdings einheitliche Standards bei der geometrischen Ausführung von Rädern und Gleisen voraus. Die unterschiedlichenPassungen von Rädern und Schienen sind ein Grund dafür, dass Schienenfahrzeuge, sobald sie Gleissysteme befahren, die nach verschiedenen Standards gebaut wurden (andere Länder, Oberbauformen und Schienenneigungen), einen Teil ihrer technischen Effizienz einbüßen. Langsamere oder andere Durchschnittsgeschwindigkeiten bewirken einen erhöhten Energieverbrauch, die Beanspruchung des Spurkranzes (besonders in Bögen) kann zu höheren Wartungskosten führen. In den europäischen Regel- und Breitspurnetzen sind die Maße für Radsätze und Gleis jedoch international genormt. Abweichungen bestehen jedoch bei den Maßen im chinesischen und nordamerikanischen Regelspurnetz, beispielsweise beim wichtigen Rückflächenabstand der Radscheiben und bei der Schienenneigung und Laufflächenprofilen. Ein Fahrzeugaustausch zwischen Europa und dem nahen Osten und dem chinesischen oder nordamerikanischen Netz erfordert neben weiteren Anpassungen in der Regel einen Radsatztausch, fallweise eine Umrissbearbeitung. Fahrzeuge, die gleichermaßen in Straßen- und Eisenbahnnetzen verkehren sollen, erhalten Räder mit Kompromissprofilen. Ihr Nachteil sind die geringeren Toleranzen und die deshalb erforderlichen häufigereren Reprofilierungen.
