Sicherheitsuntersuchungsstelle SUST. den Radscheibenbruch der Appenzeller Bahnen. vom 30. September 2014

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1 Schweizerische Sicherheitsuntersuchungsstelle SUST Service suisse d enquête de sécurité SESE Servizio d inchiesta svizzero sulla sicurezza SISI Swiss Transportation Safety Investigation Board STSB Schlussbericht der Schweizerischen Sicherheitsuntersuchungsstelle SUST über den Radscheibenbruch der Appenzeller Bahnen vom 30. September 2014 in Jakobsbad (AI) Reg.-Nr.: Schweizerische Sicherheitsuntersuchungstelle 3003 Bern Tel , Fax info@sust.admin.ch

2 Allgemeine Hinweise zu diesem Bericht Dieser Bericht wurde ausschliesslich zum Zweck der Verhütung von Unfällen und schweren Vorfällen beim Betrieb von Eisenbahnen, Seilbahnen und Schiffen erstellt. Gemäss Artikel 15 des Eisenbahngesetzes (EBG, SR ) sind Schuld und Haftung nicht Gegenstand der Untersuchung. Es ist daher auch nicht Zweck dieses Berichts, Schuld- und Haftungsfragen zu klären. Schweizerische Sicherheitsuntersuchungsstelle Seite 2 von 21

3 Inhaltsverzeichnis Zusammenfassung... 5 Überblick... 5 Untersuchung... 5 Kurzdarstellung... 5 Ursache... 5 Sicherheitsempfehlungen und Sicherheitshinweise Sachverhalt Feststellungen an den Fahrzeugen Zwischenwagen B Wagen B Schienenfahrzeuge Betroffene Schienenfahrzeuge Instandhaltung und Revision Festgestellte Brüche und Risse Infrastruktur Betroffene Strecken Plangenehmigungsverfahren für die Erhöhung der Geschwindigkeit Technischer Bericht über die Trassierung Fahrdatenschreiber Besondere Untersuchungen Untersuchungen Radsätze Festigkeitsnachweisberechnung Normative Grundlagen Eisenbahngesetz Eisenbahnverordnung Ausführungsbestimmungen zur Eisenbahnverordnung Dimensionierung der Achsen und Definition der Dauerfestigkeit Ultraschallprüfung der Radscheibe Analyse Technische Aspekte Radscheibenuntersuchung und Festigkeitsnachweisberechnung Schadenbild und Radscheibenmaterial Revision der Drehgestelle und Ultraschallprüfung Einfluss der Geschwindigkeitserhöhung Organisatorische und prozessuale Aspekte Plangenehmigungsverfahren Zusammenhang zwischen Infrastruktur und Rollmaterial Vorschriften AB-EBV zerstörungsfreie Prüfung der Räder Schweizerische Sicherheitsuntersuchungsstelle Seite 3 von 21

4 3 Schlussfolgerungen Befunde Ursachen Sicherheitsempfehlungen, Sicherheitshinweise und seit dem Unfall getroffene Massnahmen Sicherheitsempfehlungen Sicherheitsempfehlungen aus dem Zwischenbericht vom 6. November Stellungnahme des BAV Sicherheitshinweise Zusammenhang zwischen Infrastruktur und Rollmaterial bei einer Veränderung der Betriebsverhältnisse Seit dem Unfall getroffene Massnahmen Umsetzung von Sicherheitsempfehlungen Massnahmen der Unternehmen Schweizerische Sicherheitsuntersuchungsstelle Seite 4 von 21

5 Zusammenfassung Überblick Verkehrsmittel Eisenbahn Beteiligte Unternehmen Transportunternehmen Infrastrukturunternehmen Appenzeller Bahnen AG (AB), St. Gallen Appenzeller Bahnen AG, St. Gallen Beteiligte Fahrzeuge Zwischenwagen B 245 Eigentümer AB Ort Datum und Zeit Jakobsbad (AI) 30. September 2014, 06:15 Uhr Untersuchung Der Unfall ereignete sich am 30. September 2014 um 06:15 Uhr. Die Meldung traf am gleichen Tag um 15:15 Uhr bei der damaligen Schweizerischen Unfalluntersuchungsstelle (SUST) ein. Am 13. Oktober 2014 besichtigte die SUST die Drehgestelle des entgleisten Zwischenwagens B 245 in der Werkstatt Gais. Bei dieser Besichtigung wurde die SUST darüber informiert, dass bei einer internen Kontrolle an einer Radscheibe eines weiteren Wagens (B 242) ebenfalls Risse festgestellt worden sind. Am 15. Oktober 2014 beauftragte die SUST das Institut für Werkstofftechnologie (IWT), eine Schadenanalyse an der gebrochenen Radscheibe durchzuführen. Aus den Erkenntnissen der metallurgischen Analyse wurde eine Festigkeitsnachweisberechnung der Radscheibe durchgeführt. Kurzdarstellung Am Mittwoch, 16. Juli 2014, brach eine Achse des Triebwagens Nr. 46 des Zuges 1072 der Appenzeller Bahnen (AB) in Appenzell (Bahn-km ). Dieses Ereignis wurde dem Bundesamt für Verkehr (BAV) gemeldet. Die SUST wurde nicht verständigt. Infolge dieses Ereignisses wurden die Triebwagen Nr. 46 und 47 durch die AB ausrangiert. Am Dienstag, 30. September 2014, gegen 06:15 Uhr, entgleiste nach der Einfahrweiche im Bahnhof Jakobsbad der Zwischenwagen B 245 des Zuges 1057 mit dem führenden Drehgestell. Bei der Aufgleisung stellte man einen Radscheibenbruch fest. Ursache Der Radscheibenbruch am Zwischenwagen B 245 ist auf eine zu hohe Beanspruchung der Radscheibe zurückzuführen. Die zu hohe Beanspruchung der Radscheibe resultierte aus der Erhöhung der Kurvengeschwindigkeit von 40 auf 45 km/h. Beitragender Faktor: Die nicht ganzheitliche Betrachtungsweise (Infrastruktur und Fahrzeug) im Genehmigungsprozess. Schweizerische Sicherheitsuntersuchungsstelle Seite 5 von 21

6 Sicherheitsempfehlungen und Sicherheitshinweise Mit diesem Bericht werden die drei Sicherheitsempfehlungen aus dem Zwischenbericht vom 6. November 2014 nochmals aufgeführt und ein Sicherheitshinweis ausgesprochen. Schweizerische Sicherheitsuntersuchungsstelle Seite 6 von 21

7 1 Sachverhalt 1.1 Feststellungen an den Fahrzeugen Zwischenwagen B Feststellung auf der Unfallstelle Bahnhof Jakobsbad Bei der Aufgleisung wurde durch die Appenzeller Bahnen (AB) festgestellt, dass bei einem Rad im führenden Drehgestell eine Radscheibe gebrochen war. Abbildung 1: Radscheibenbruch am Zwischenwagen B 245, roter Pfeil (Quelle: AB) Feststellung in der Werkstatt Gais Bei der Kontrolle der Drehgestelle des Zwischenwagens B 245 wurde festgestellt, dass alle Räder das gleiche Schadensbild aufwiesen. Die Risse waren im Radsteg auf der Innenseite der Radscheiben sichtbar Wagen B 242 Die AB haben an den baugleichen Fahrzeugen Sichtprüfungen der Radscheiben durchgeführt. Bei diesen Sichtprüfungen stellten die AB fest, dass die rechte Radscheibe der Achse 4 des Wagens B 242 auch Risse aufwies. Abbildung 2: Wagen B 242; Rissbildung Achse 4 (Quelle: AB) Schweizerische Sicherheitsuntersuchungsstelle Seite 7 von 21

8 1.2 Schienenfahrzeuge Betroffene Schienenfahrzeuge Anzahl Fahrzeugtyp Nummer Jahrgang Bemerkung 2 Triebwagen BDe Zwischenwagen B Zwischenwagen B Zwischenwagen B Steuerwagen ABt ausrangiert im April Steuerwagen Ast remisiert Die Zwischenwagen und die Steuerwagen sind mit einem SIG-Laufdrehgestell (altes Modell) ausgerüstet. Die Räder sind bandagiert. Die Zwischenwagen B verfügen über eine andere Radscheibenform als die Zwischenwagen B sowie der Zwischenwagen B 283. Die Zwischenwagen B sind ehemalige Zwischenwagen der Bahngesellschaft Ferrovie Luganesi. Die Zwischenwagen wurden von den AB übernommen. Gemäss Auskunft der AB hatten die einzelnen Wagen eine durchschnittliche Laufleistung von rund km pro Jahr Instandhaltung und Revision Zwischenwagen B 245 Die Drehgestelle des Zwischenwagens B 245 wurden im November 2013 in der Werkstatt in Gais einer Revision R1 unterzogen. Die Ultraschallprüfung der Radsatzwellen und die Neubandagierung der Räder wurden in der dafür spezialisierten Werkstätte der Rhätischen Bahn in Landquart durchgeführt. Die Räder selbst wurden keiner Ultraschallprüfung unterzogen Zwischenwagen B 242 Die Drehgestelle des Zwischenwagens B 242 wurden im Oktober 2013 in der Werkstatt in Gais einer Revision R1 unterzogen. Die Ultraschallprüfung der Radsatzwellen und die Neubandagierung der Räder wurden in der dafür spezialisierten Werkstätte der Rhätischen Bahn in Landquart durchgeführt. Die Räder selbst wurden keiner Ultraschallprüfung unterzogen Festgestellte Brüche und Risse BDe 4/4 Nr. 46: Achsbruch, 16. Juli B 245: Radscheibenbruch, entgleist am 30. September B 242: Risse festgestellt bei einer Sichtprüfung im Oktober B 283: Risse festgestellt bei einer Sichtprüfung im Oktober B 238: Risse festgestellt bei Ultraschallprüfung am 31. März Schweizerische Sicherheitsuntersuchungsstelle Seite 8 von 21

9 1.3 Infrastruktur Betroffene Strecken Die betroffenen Fahrzeuge verkehren hauptsächlich auf der Strecke Gossau Appenzell Wasserauen. Die Spurweite dieser Strecke beträgt 1000 mm und die Strecke verfügt über viele Kurven mit einem minimalen Radius von 90 m Plangenehmigungsverfahren für die Erhöhung der Geschwindigkeit Die AB haben am 5. August 2013 ein Plangenehmigungsgesuch beim Bundesamt für Verkehr (BAV) eingereicht, um die Höchstgeschwindigkeit zwischen Gossau (Bahn-km 0.000) und Appenzell (Bahn-km ) der Linie Gossau Appenzell Wasserauen abschnittweise zu erhöhen. Mit dem Gesuch wurden einerseits der Prüfbericht eines Sachverständigen über die Sicherungsanlagen und andererseits der technische Bericht über die Trassierung eingereicht. Ziel der Geschwindigkeitserhöhung war eine Fahrzeitreduktion auf der Strecke Gossau Appenzell für den geplanten Fahrplanwechsel 2013/2014. Unter anderem wurde die Geschwindigkeit in Kurven abschnittweise von 40 km/h auf 45 km/h erhöht Technischer Bericht über die Trassierung Die AB haben SBB Infrastruktur beauftragt, einen technischen Bericht über die Trassierung zu erstellen. Dieser Bericht enthält eine Fahrdynamikberechnung und Vorschläge zur Anpassung der Gleisüberhöhungen und Korrekturen der Gleisgeometrie. Der Bericht enthält keine Aussagen zum Einfluss der höheren Kurvengeschwindigkeit auf das Rollmaterial. 1.4 Fahrdatenschreiber Nach der Entgleisung in Jakobsbad wurden die Fahrdaten des Zuges 1057 durch die Verkehrsunternehmung ausgelesen und durch die SUST ausgewertet. Die Auswertung der Fahrdaten ergibt, dass der Zug zur Zeit der Entgleisung mit einer Geschwindigkeit von rund 27 km/h fuhr. Auf diesem Streckenabschnitt lag die maximal zugelassene Geschwindigkeit bei 45 km/h. 1.5 Besondere Untersuchungen Die SUST beauftragte das Institut für Werkstofftechnologie (IWT), eine Schadenanalyse zur Klärung des Bruchmechanismus durchzuführen. Dafür wurden ein Radsatz mit gebrochener Radscheibe des Zwischenwagens B 245 und drei Radsätze des Zwischenwagens B 242 zur Verfügung gestellt. Anschliessend wurde eine Festigkeitsnachweisberechnung durchgeführt Untersuchungen Radsätze Makroskopische Untersuchung an den Radsätzen der Zwischenwagen B 242 und B 245 Die Bruchfläche des abgebrochenen Fragments der Radscheibe wurde bei der Entgleisung so stark beschädigt, dass eine Untersuchung nicht mehr möglich ist. Schweizerische Sicherheitsuntersuchungsstelle Seite 9 von 21

10 An den Radsätzen von B 242 sind nur jeweils bei einem Rad visuelle Risse in der Radscheibe erkennbar. Die Position der Risse ist vergleichbar mit der Bruchstelle der gebrochenen Radscheibe von B 245. Bei den restlichen Radsätzen sind die Risse sowohl auf der Innenseite als auch auf der Aussenseite der Radscheiben erkennbar Mechanische Prüfung An den herausgetrennten Proben der Radsätze der Zwischenwagen B 245 und B 242 wurden Zugversuche, Kerbschlagbiegeversuche und Härtemessungen durchgeführt, um die Werkstoffkennwerte für die Festigkeitsnachweisberechnung zu bestimmen Chemische Analyse Je eine Probe der gebrochenen Radscheibe des Zwischenwagens B 245 und der gerissenen Radscheibe des Zwischenwagens B 242 wurde mittels eines Funkenemissionsspektrometers analysiert. Mit Ausnahme des Silizium- und des Schwefelgehalts stimmten die gemessenen Konzentrationen mit den heutigen Anforderungen an einen ER7 1 -Stahl nach DIN- Norm 13262: überein Festigkeitsnachweisberechnung Beanspruchungen der Radscheiben Ermüdungsfestigkeitsnachweis Nach den metallurgischen Untersuchungen wurde eine Festigkeitsnachweisberechnung durchgeführt, um einerseits den Ort der grössten Beanspruchung in der Radscheibe zu ermitteln und um andererseits die an diesen Stellen auftretenden Spannungen bei den Kurvenfahrtgeschwindigkeiten 40 km/h (Lastfall 1) und 45 km/h (Lastfall 2) zu bestimmen. Auf diese Weise kann ein Ermüdungsfestigkeitsnachweis nach FKM-Richtlinie 3 durchgeführt werden. Der rechnerische Nachweis des Laufradsatzes erfolgte mittels Finite-Element-Methode. Für die Berechnung und Auswertung wurden die Kennwerte eines Stahlgusses GS-45 eingesetzt, der den Eigenschaften der untersuchten Radscheibe entspricht. Das Ergebnis eines FKM-Nachweises ist der prozentuale Auslastungsgrad eines Bauteils. Ein Auslastungsgrad von 100 % (respektive 1.0) bedeutet eine ideale Ausnutzung des Bauteils. Eine Belastung, die grösser als 100% (> 1.0) ist, weist auf eine Überlastung hin. Im Auslastungsgrad sind die notwendigen Sicherheitsfaktoren inbegriffen Ergebnisse des Ermüdungsfestigkeitsnachweises Der Ermüdungsfestigkeitsnachweis des Lastfalls 1 (v = 40 km/h) zeigt, dass der Auslastungsgrad an der kritischen Stelle der Radscheibe (Auftreten des Bruches) bei 1.04 liegt. Der Nachweis des Lastfalls 2 (v = 45 km/h) zeigte, dass die auftretenden maximalen Spannungen gegenüber dem Lastfall 1 um ca. 23 % steigen. Der Auslastungsgrad steigt auf ER7: Gütebezeichnung von Stahl. 2 Die Norm enthält Vorgaben zu Stahlgüten für die Interoperabilität Europäischer Güterwagen. 3 FKM-Richtlinie: Richtlinie für rechnerische Festigkeitsnachweise für Maschinenbauteile Schweizerische Sicherheitsuntersuchungsstelle Seite 10 von 21

11 Abbildung 3: Auswertung der Spannung in der Radscheibe; Lastfall 2, Kurvenfahrt mit 45 km/h (rote Farbe: maximale Spannung an der Radscheibe, diese stimmt überein mit der Bruchstelle der Radscheibe des Zwischenwagens B 245 und dem festgestellten Rissbildungsort an der Radscheibe des Zwischenwagens B 242). 1.6 Normative Grundlagen Eisenbahngesetz Das Eisenbahngesetz 4 (EGB) regelt den Bau und Betrieb von Eisenbahnen. Der 2. Abschnitt regelt das Plangenehmigungsverfahren (Anlage 2) Eisenbahnverordnung Der Artikel 1 der Verordnung über Bau und Betrieb der Eisenbahnen 5 (EBV), allgemeine Bestimmungen, Abschnitt 2 Sicherheit (Anlage 2), schreibt unter Absatz 2, Grundsätze, anerkannte Regel der Technik, Stand der Technik, folgendes vor: Die Bauten, Anlagen, Fahrzeuge und ihre Teile müssen so geplant und gebaut werden, dass sie sicher betrieben und sachgerecht instand gehalten werden können. Der Artikel 10, Absatz 1 des 3. Abschnittes, Planung, Bau, Betrieb (Anlage 2), schreibt folgendes über die Verantwortlichkeit vor: Die Eisenbahnunternehmen sind für die vorschriftsgemässe Planung, den vorschriftsgemässen Bau, den sicheren Betrieb und die Instandhaltung der Bauten, Anlagen und Fahrzeuge verantwortlich. 4 SR Eisenbahngesetz vom 20. Dezember 1957, Stand am 1. Juli SR Verordnung über Bau und Betrieb der Eisenbahnen (Eisenbahnverordnung) vom 23. November 1983, Stand am 1. Juli 2013 Schweizerische Sicherheitsuntersuchungsstelle Seite 11 von 21

12 1.6.3 Ausführungsbestimmungen zur Eisenbahnverordnung Gemäss der Ausführungsbestimmungen zur Eisenbahnverordnung 6 (AB-EBV) zu Art. 13 Abs. 3 der EBV kann die folgenden Richtlinien der Fahrzeug-Instandhaltung zu Grunde gelegt werden: In Ziffer 4.2 wird unter Umfang der Revision R1 unter anderem die Zerstörungsfreie Prüfungen der ganzen Radsatzwellen sowie der Räder erwähnt. Es wird dabei nicht spezifiziert, um welche Art der zerstörungsfreien Prüfung es sich handelt. 1.7 Dimensionierung der Achsen und Definition der Dauerfestigkeit Im Bahnbereich sind Achsen aus sicherheitstechnischen Gründen so dimensioniert, dass sie in jedem Fall zuverlässig sind. Während einer definierten Zeitdauer und unter vorgegebenen Umgebungsbedingungen dürfen sie nicht ausfallen. Die Dauerfestigkeit definiert die Belastungsgrenze, bis zu der ein Werkstoff den dynamischen Belastungen ohne eine Materialermüdung oder Ausfallerscheinungen widersteht. 1.8 Ultraschallprüfung der Radscheibe Am 1. April 2015 wurden bei einer Magnetpulverprüfung Risse an einer Radscheibe des Zwischenwagens B 238 festgestellt. Dieser Wagen stammt aus dem Jahr 1970 und verfügt über einen anderen Radscheibentyp als der Wagen B 245. Im Anschluss an die Prüfung entschieden die AB aus Sicherheitsgründen, die Zwischenwagen B bis zum Austausch der Radsätze ausser Betrieb zu nehmen. 6 SR Ausführungsbestimmungen zur Eisenbahnverordnung, Stand am 1.Juli 2014 Schweizerische Sicherheitsuntersuchungsstelle Seite 12 von 21

13 2 Analyse 2.1 Technische Aspekte Radscheibenuntersuchung und Festigkeitsnachweisberechnung Untersuchung an der Radscheibe Die Untersuchung zeigte, dass sowohl der Bruch der Radscheibe vom Zwischenwagen B 245 als auch die Risse der Radscheiben vom Zwischenwagen B 242 durch einen Schwingbruch (Dauerbruch, Ermüdung) entstanden sind. Die Ursache der Rissinitiierung ist jedoch nicht bei der Mikrostruktur zu suchen, denn auch die Radscheiben mit normalisiertem Gefüge weisen Risse auf. Die Werkstoffkennwerte entsprechen weitestgehend heutigen Normen, obwohl die Radscheiben aus den 60er-Jahren stammen. Weiter wurden keine Anzeichen gefunden, die auf ein einzelnes Ereignis hindeuten würden. Dies legt den Verdacht nahe, dass die Ursache in einem systematischen Fehler zu suchen ist Festigkeitsnachweisberechnung Ermüdungsfestigkeitsnachweisberechnung Die Berechnungen zeigen, dass genau an der Bruchstelle der Radscheibe des Zwischenwagens B 245 sowie an den Risspositionen der Radscheibe des Zwischenwagens B 242 mit den höchsten Lastamplituden bei Kurvenfahrten zu rechnen ist. Der Ermüdungsfestigkeitsnachweis bei diesem Radscheibentyp konnte prinzipiell schon bei einer Kurvenfahrtgeschwindigkeit von 40 km/h nicht erbracht werden. Der berechnete Auslastungsgrad liegt mit einem Wert von 1.04 bereits am oberen Limit. Unter Berücksichtigung von Sicherheitsfaktoren, die in die Berechnung des Auslastungsgrads einfliessen und einer generell gegebenen Unsicherheit bei der Abbildung der Realität in einer mathematischen Formel, ist es erklärbar, weshalb bei einer Kurvenfahrtgeschwindigkeit von 40 km/h noch keine Schwingungsrisse entstanden sind. Mit einer Erhöhung der Kurvenfahrtgeschwindigkeit auf 45 km/h steigt der Auslastungsgrad jedoch auf 1.29, womit der erlaubte Wert von 1.0 deutlich überschritten wird, was bei diesem Radscheibentyp die zunehmende Häufigkeit von Rissbildungen erklärt Schadenbild und Radscheibenmaterial Sowohl die gebrochenen als auch die gerissenen Radscheiben weisen das gleiche Schadenbild auf. Die durch die Festigkeitsnachweisberechnung ermittelte Höhe der Belastung (Abbildung 3) stimmt mit dem festgestellten Rissbildungsort an den Radscheiben überein (Abbildung 2). Da die chemische Zusammensetzung der gerissenen Räder respektive der Festigkeitsnennwert vergleichbar mit einem heutigen Stahlprodukt für Bahnräder mit der Stahlgüte ER7 ist, kann ausgeschlossen werden, dass die Rissbildungen aufgrund von ungeeignetem Radscheibenmaterial aufgetreten sind Revision der Drehgestelle und Ultraschallprüfung Die Drehgestelle des Zwischenwagens B 245 wurden im November 2013 revidiert und die Räder wurden neu bandagiert. Gemäss der Unterhaltdokumentation wurden nur die Wellen mittels Ultraschallprüfung untersucht. Schweizerische Sicherheitsuntersuchungsstelle Seite 13 von 21

14 2.1.4 Einfluss der Geschwindigkeitserhöhung Ziel der Geschwindigkeitserhöhung war eine Fahrzeitreduktion auf der Strecke Gossau Appenzell für den geplanten Fahrplanwechsel 2013/2014. Um die Fahrzeit zu reduzieren, wurde ab dem Fahrplanwechsel 2013/2014 abschnittweise unter anderem die Geschwindigkeit in engen Kurven um 5 km/h erhöht. Da die Fliehkräfte im Quadrat der Geschwindigkeit zunehmen, steigt die Beanspruchung in den Radscheiben bei einer Erhöhung der Kurvenfahrtgeschwindigkeit von 40 auf 45 km/h erheblich. 2.2 Organisatorische und prozessuale Aspekte Plangenehmigungsverfahren Beim Plangenehmigungsgesuch für die Geschwindigkeitserhöhung wurden die Einflüsse bei den Sicherungsanlagen und der Geometrie der Trasse überprüft. Da die Infrastruktur den Vorgaben der Gesetzgebung entsprach, genehmigte das BAV nach dem vereinfachten Verfahren gemäss Art. 18i Abs. 1 lit. b des Eisenbahngesetzes 7 die Anlagen. Im vorliegenden Fall verzichtete, gestützt auf Art. 18w Abs.1 des EBG (Anlage 2), das BAV auf die Erteilung einer neuen Betriebsbewilligung Zusammenhang zwischen Infrastruktur und Rollmaterial Da nur eine minimale Erhöhung der Kurvengeschwindigkeit von 40 auf 45 km/h vorgesehen war, wurde der Einfluss der Kurvengeschwindigkeitserhöhung auf das Rollmaterial nicht berücksichtigt. Obwohl die Fahrzeuge für eine maximale Geschwindigkeit von 75 km/h zugelassen sind, hätte bei veränderten Rahmenbedingungen überprüft werden müssen, dass die Fahrzeuge bei geänderten Rahmenbedingungen der Anlagen noch genügen (Anlage 2, EBV Art. 10 Abs. 2). Diese Überprüfung fand nicht statt Vorschriften AB-EBV zerstörungsfreie Prüfung der Räder Die AB-EBV schreiben bei einer R1-Revision für Adhäsionsfahrzeuge eine zerstörungsfreie Prüfung der ganzen Radsatzwellen sowie der Räder vor. Die zerstörungsfreie Prüfung der Radsatzwellen wurde von Eisenbahnverkehrsunternehmen bei der Revision der Radsätze seit langem standardmässig durchgeführt. Dagegen wurde die Ultraschallprüfung der Radscheiben sehr selten angewendet. Die Radkörper wurden nur mittels eines sogenannten Visual Testing 8 auf Risse überprüft. Bei Monoblockrädern stellt sich die Frage der Dauerfestigkeit der Radscheibe nicht, weil nach einigen Reprofilierungen des Radprofils das Laufflächenmaterial nicht mehr vorhanden ist. Deshalb müssen die Monoblockräder ausgetauscht werden. Hingegen wurden bei der Radsatzrevision von bandagierten Rädern mehrmals neue Bandagen auf den gleichen Radkörper aufgezogen. Da innerhalb der Lebensdauer eines Fahrzeuges mit einer Veränderung der Betriebsverhältnisse zu 7 SR Eisenbahngesetz vom 20. Dezember 1957, Stand am 1. Juli Visual Testing: Sichtprüfung von oberflächenbezogenen Qualitätsmerkmalen mit dem menschlichen Auge oder mittels optischer Hilfsmittel. Schweizerische Sicherheitsuntersuchungsstelle Seite 14 von 21

15 rechnen ist, ist es nicht möglich zu garantieren, dass die vorgegebenen Umgebungsbedingungen bei der Konstruktion des Fahrzeuges noch mit den Belastungsgrenzen der Radsatzwellen übereinstimmen. Unter diesen Umständen kann die Dauerfestigkeit der Radscheibe nicht mehr gewährleistet werden (Anlage 1, Abbildung 4). Schweizerische Sicherheitsuntersuchungsstelle Seite 15 von 21

16 3 Schlussfolgerungen 3.1 Befunde Seit dem Fahrplanwechsel 2013/2014 wurde zwischen Gossau und Appenzell abschnittweise die Geschwindigkeit von 40 km/h auf 45 km/h erhöht. Mit einer Erhöhung der Kurvenfahrtgeschwindigkeit von 40 km/h auf 45 km/h stieg der Auslastungsgrad der Radscheiben auf 1.29, womit der erlaubte Wert von 1.0 deutlich überschritten wurde, was beim verwendeten Radscheibentyp die zunehmende Häufigkeit von Rissbildungen erklärt. Der Radscheibentyp des alten SIG-Laufdrehgestells ist bei solchen Belastungen nicht mehr ermüdungsfest. Die chemische Zusammensetzung der gerissenen Räder ist mit einem heutigen Stahl für Bahnräder mit der Stahlgüte ER7 vergleichbar. Die im Labor durchgeführten Ultraschallprüfungen haben gezeigt, dass Risse in Radscheiben vorhanden sein können, ohne dass sie durch eine Sichtprüfung entdeckt werden. Sowohl die gebrochenen (B 245) als auch die gerissenen Radscheiben (B 242) weisen das gleiche Schadenbild auf. Die Drehgestelle des Zwischenwagens B 245 wurden im November 2013 revidiert, die Räder wurden neu bandagiert und die Wellen mittels Ultraschallprüfung kontrolliert. Bei der Revision der Radsätze wurden die Radscheiben nur einer Sichtprüfung der Oberfläche unterzogen. Der Einfluss der Kurvengeschwindigkeitserhöhung auf das Rollmaterial wurde nicht berücksichtigt. 3.2 Ursachen Der Radscheibenbruch am Zwischenwagen B 245 ist auf eine zu hohe Beanspruchung der Radscheibe zurückzuführen. Die zu hohe Beanspruchung der Radscheibe resultiert aus der Erhöhung der Kurvengeschwindigkeit von 40 auf 45 km/h. Beitragender Faktor: Die nicht ganzheitliche Betrachtungsweise (Infrastruktur und Fahrzeug) im Genehmigungsprozess. Schweizerische Sicherheitsuntersuchungsstelle Seite 16 von 21

17 4 Sicherheitsempfehlungen, Sicherheitshinweise und seit dem Unfall getroffene Massnahmen 4.1 Sicherheitsempfehlungen Die schweizerische Gesetzgebung sieht in der Verordnung über die Sicherheitsuntersuchung von Zwischenfällen im Verkehrswesen (VSZV) bezüglich Sicherheitsempfehlungen folgende Regelung vor: Art. 48 Sicherheitsempfehlungen 1 Die SUST richtet die Sicherheitsempfehlungen an das zuständige Bundesamt und setzt das zuständige Departement über die Empfehlungen in Kenntnis. Bei dringlichen Sicherheitsproblemen informiert sie umgehend das zuständige Departement. Sie kann zu den Umsetzungsberichten des Bundesamts zuhanden des zuständigen Departements Stellung nehmen. 2 Die Bundesämter unterrichten die SUST und das zuständige Departement periodisch über die Umsetzung der Empfehlungen oder über die Gründe, weshalb sie auf Massnahmen verzichten. 3 Das zuständige Departement kann Aufträge zur Umsetzung von Empfehlungen an das zuständige Bundesamt richten. Gleichwohl sind jede Stelle, jeder Betrieb und jede Einzelperson eingeladen, im Sinne der ausgesprochenen Sicherheitsempfehlungen eine Verbesserung der Sicherheit im öffentlichen Verkehr anzustreben. Die SUST veröffentlicht die Antworten des zuständigen Bundesamtes unter und erlaubt so einen Überblick über den aktuellen Stand der Umsetzung der entsprechenden Sicherheitsempfehlung. Die damalige Schweizerische Unfalluntersuchungsstelle erstellte über die vorliegenden untersuchten Unfälle einen Zwischenbericht. Dieser Zwischenbericht vom 6. November 2014 wurde gemäss Artikel 24 der Verordnung über die Meldung und die Untersuchung von Unfällen und schweren Vorfällen beim Betrieb öffentlicher Verkehrsmittel (VUU) an das BAV versandt. In diesem Zwischenbericht sprach die damalige Schweizerische Unfalluntersuchungsstelle die folgenden drei Sicherheitsempfehlungen (SE) aus: Sicherheitsempfehlungen aus dem Zwischenbericht vom 6. November Sicherheitsdefizit Nach einer Risikoabschätzung erachtete die SUST das Potenzial für weitere Radscheibenbrüche auf dieser Fahrzeugbaureihe als beträchtlich. Die Häufung der Fälle liess sich nicht auf ein einzelnes Problem zurückführen. Es handelte sich um ein systematisches Problem, das die gesamte Fahrzeugbaureihe betraf. Die Dauerfestigkeit der Radscheiben der betroffenen Fahrzeuge ist nicht mehr gewährleistet Sicherheitsempfehlung Nr. 73 Das Bundesamt für Verkehr sollte dafür sorgen, dass alle Radscheiben baugleicher Fahrzeuge (Baureihe ) ausgetauscht werden. Schweizerische Sicherheitsuntersuchungsstelle Seite 17 von 21

18 Sicherheitsempfehlung Nr. 74 Das Bundesamt für Verkehr sollte eine Magnetpulverprüfung 9 an allen Radscheiben der anderen Fahrzeuge anordnen Reduktion der Kurvengeschwindigkeit; Sicherheitsempfehlung Nr. 75 Das Bundesamt für Verkehr sollte die höchstzulässige Kurvengeschwindigkeit auf den ursprünglichen Wert zurückzusetzen, um die Beanspruchung der Radscheiben in den Kurven zu reduzieren Stellungnahme des BAV Die Sicherheitsempfehlungen Nr. 73 und 74 wurden vom BAV gutgeheissen. Mit Schreiben vom 17. Dezember 2014 wurden die Appenzeller Bahnen vom BAV aufgefordert, die Auflagen Nr respektive 1413 umzusetzen. Die Sicherheitsempfehlung Nr. 75 sollte erst umgesetzt werden, wenn neue Risse bei anderem Rollmaterial entdeckt werden. Da bei der Zerstörungsfreiprüfung der Radscheiben (Umsetzung der SE Nr. 74) neue Risse entdeckt wurden, hat das BAV die Appenzeller Bahnen mit der Auflage Nr aufgefordert, die Kurvengeschwindigkeit auf den Stand vor Sommer 2014 (vor der Geschwindigkeitserhöhung für den Fahrplanwechsel 2013/2014) zu reduzieren. 4.2 Sicherheitshinweise Als Reaktion auf während der Untersuchung festgestellte Sicherheitsdefizite kann die SUST Sicherheitshinweise veröffentlichen. Sicherheitshinweise werden formuliert, wenn eine Sicherheitsempfehlung nicht angezeigt erscheint, formell nicht möglich ist oder wenn durch die freiere Form eines Sicherheitshinweises eine grössere Wirkung absehbar ist. Sicherheitshinweise der SUST haben ihre Rechtsgrundlage in Artikel 56 der VSZV: Art. 56 Informationen zur Unfallverhütung Die SUST kann allgemeine sachdienliche Informationen zur Unfallverhütung veröffentlichen Zusammenhang zwischen Infrastruktur und Rollmaterial bei einer Veränderung der Betriebsverhältnisse Sicherheitsdefizit Bei einer Anpassung der Betriebsverhältnisse wurde nicht sichergestellt, dass die sicherheitsrelevanten Aspekte der technischen Netzzugangsbedingungen gewährleistet sind. 9 Die Magnetpulverprüfung ist ein Verfahren zum Nachweis von Rissen in oder nahe der Oberfläche ferromagnetischer Werkstoffe. Schweizerische Sicherheitsuntersuchungsstelle Seite 18 von 21

19 Sicherheitshinweis Nr. 5 Zielgruppe: Appenzeller Bahnen und integrierte Bahnen, die gleichzeitig die Funktion der Infrastrukturbetreiber und der Eisenbahnverkehrsunternehmen ausüben. Um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten, sind schon bei geringfügig geänderten Betriebsverhältnissen (Anpassung an der Gleisgeometrie, Erhöhung der Kurvengeschwindigkeit) die Auswirkungen auf das Rollmaterial zu berücksichtigen. 4.3 Seit dem Unfall getroffene Massnahmen Die der SUST bekannten Massnahmen werden im Folgenden kommentarlos aufgeführt Umsetzung von Sicherheitsempfehlungen Die Sicherheitsempfehlungen Nr. 73, 74 und 75 wurden umgesetzt Massnahmen der Unternehmen Die Appenzeller Bahnen haben am 7. Oktober 2014 eine interne Weisung über die Kontrolle der Fahrzeuge erlassen: An allen Fahrzeugen ist bei jeder Wartungsarbeit eine gründliche visuelle Kontrolle mit Ausleuchten des Fahrwerks mit speziellem Fokus auf Rissbildungen an Achsen und Radscheiben durchzuführen. Fahrzeuge mit dem Befund Rissbildung an Achsen und/oder Radscheiben sind unverzüglich ausser Betrieb zu setzen. Diese Kontrollen müssen protokolliert werden. Dieser Schlussbericht wurde von der Kommission der Schweizerischen Sicherheitsuntersuchungsstelle (SUST) genehmigt (Art. 10 Bst. h der Verordnung über die Sicherheitsuntersuchung von Zwischenfällen im Verkehrswesen vom 17. Dezember 2014). Bern, 13. Juli 2017 Schweizerische Sicherheitsuntersuchungsstelle Schweizerische Sicherheitsuntersuchungsstelle Seite 19 von 21

20 Anlage 1 Abbildung 4: Schematische Wöhler-Kurve (Quelle: Lexikon der Physik) Schweizerische Sicherheitsuntersuchungsstelle Seite 20 von 21

21 Anlage 2 Auszug dem Eisenbahngesetz, EBG, SR , Ausgabe 1. Juli 2013 Auszug der Eisenbahnverordnung, EBV, SR , Ausgabe 1. Juli 2013 Schweizerische Sicherheitsuntersuchungsstelle Seite 21 von 21