Hammerschlag
Englisch: hammer blow
Stoßbelastung auf die Schienen durch die Triebräder einer Dampflokomotive, verursacht durch die Trägheit unausgewogener Teile.
Kolbenstoß: dynamische Kraft, die Eisenbahnschienen rammt
Kolbenstoß ist der periodische vertikale Schock, den eine fahrende Dampflokomotive auf die Schienenkonstruktion überträgt. Er entsteht, weil die Antriebsräder nicht vollkommen ausgewogen sind und ihre rotierenden und hin- und hergehenden Teile (besonders die Verbindungsstangen und Kreuzkopfführungen) eine unausgeglichene Fliehkraft erzeugen. Während diese Bauteile sich bewegen, führt ihre Trägheit dazu, dass die Lokomotive immer wieder leicht von den Schienen abhebt und dann mit erheblicher Kraft wieder aufschlägt.
Größe und Häufigkeit des Kolbenstoßes hängen unmittelbar von der Lokomotivgeschwindigkeit und der rotierenden Masseunausgeglichenheit ab. Eine typische Schnellzuglokomotive des mittleren 20. Jahrhunderts könnte Kolbenstöße im Bereich von 10 bis 30 Tonnen zusätzlicher vertikaler Last auf den Rädern erzeugen. Die Kraft trifft die Schiene mit der Geschwindigkeit der Lokomotive, daher wirft eine Lokomotive mit viertaktigem Kurbelantrieb bei einer Fahrt mit 60 mph vier Mal pro Radumdrehung Kolbenstöße ab. Höhere Geschwindigkeiten und schwerere Lokomotiven erzeugen stärkere Stöße, und diese Stöße folgen in rascher Abfolge die Strecke hinunter.
Dieses wiederholte Hämmern führt zu einer Schienenverschlechterung, die völlig unabhängig von der gleichmäßigen Rollast ist. Das Schotterbett setzt sich ungleichmäßig ab, besonders unter den Antriebsachsen. Schwellen reißen, Schienenbefestigungen lockern sich, und die Schienenkopffläche selbst entwickelt Oberflächenermüdung und Ausplatzungen. Bei leicht gebauten oder älteren Gleisen kann starker Kolbenstoß zu Schienenknicken oder Spurweiterung führen und schaffe damit gefährliche Zustände. Eisenbahnbetreiber haben Kolbenstoß historisch durch visuelle Kontrolle von Schädigungsmustern sowie durch Lärm und Vibration in der Lokomotivführerkabine überwacht.
Kolbenstoß verringern
Lokomotivführer und Lokomotivbauer arbeiteten ständig daran, den Kolbenstoß durch verbesserte Ausgewogenheit zu minimieren. Das bedeutete Reduzierung der hin- und hergehenden Massen (leichtere Stangen und Kolben), Ausgewichtung der rotierenden Räder durch Gegengewichte, die in den Radkranz gegossen waren, und in einigen Fällen teilweise Ausgewichtung der hin- und hergehenden Teile gegen die rotierenden. Eine gut ausgewogene moderne Dampflokomotive konnte den Kolbenstoß auf 8 bis 12 Tonnen bei den stärksten Stößen reduzieren. Einige Konstruktionen, besonders solche, die in den 1930er Jahren und später gebaut wurden, erreichten bessere Ergebnisse durch ausgefeilte Ausgleichsberechnungen und hochwertigere Radgießerei und Bearbeitung.
Der Begriff kommt hauptsächlich in britischer und kontinentaleuropäischer Eisenbahnliteratur vor, wo Schäden durch Dampflokomotiven ein ernstes Infrastrukturanliegen waren. Er ist in der nordamerikanischen Praxis weniger verbreitet, wo der Begriff dynamische Verstärkung manchmal bevorzugt wurde. Das Phänomen fehlt praktisch vollständig bei Diesel- und Elektrolokomotiven, weil ihre Antriebskräfte stetig sind und auf mehrere Achsen ohne hin- und hergehende Teile verteilt werden, was sie viel schonender für die Schienenkonstruktion macht.