Der Unfall von Hatfield im Vereinigten Königreich im Jahr 2000 war ein Weckruf für die Eisenbahnverwaltungen in der ganzen Welt. Die Entgleisung eines Personenexpresszuges mit Todesopfern wurde nachweislich durch Rollkontaktermüdung (RCF) verursacht, bei der sich winzige Risse im Schienenkopf bis in den Schienenkörper ausbreiteten und schließlich einen Bruch verursachten.

Statistiken der Federal Railroad Administration in den Vereinigten Staaten deuten darauf hin, dass RCF im Zeitraum 1995-2002 an 122 Entgleisungen maßgeblich beteiligt war und bei weiteren 160 Vorfällen eine Rolle gespielt haben könnte.

Aufgrund von Statistiken wie diesen wird RCF weithin als ein Problem akzeptiert, das von den Eisenbahnverwaltungen bewältigt werden muss. Nichts zu tun ist keine Option: Das Vereinigte Königreich hat das Schleifen von Schienen einige Jahre vor dem Unfall eingestellt, und es ist inzwischen anerkannt, dass dies keine kluge Entscheidung war. Durch das Schleifen wird die Oberseite der Schiene abgetragen, wodurch die Risse beseitigt werden, bevor sie sich in den Steg ausbreiten können, und somit Schienenbrüche verhindert werden.

Aus einer Studie der Europäischen Kommission geht hervor, dass das RCF-Management eine kostspielige Angelegenheit ist. Für die Bewältigung des Problems im europäischen Eisenbahnnetz werden jährlich 300 Millionen Euro genannt. Darin enthalten sind Inspektionen, das Schleifen von Schienen, der Austausch von Schienen und die Reparatur von Schweißnähten sowie die negativen Auswirkungen von Zugverspätungen und Entgleisungen, wenn es zu solchen kommt.

Es liegt auf der Hand, dass dies ein Problem ist, für das sich das Management Zeit nehmen muss, und die Eisenbahnverwaltungen müssen mit der neuesten Technologie Schritt halten, wenn sie die Kosten für RCF minimieren wollen.

Verwaltung der RCF

In einer Studie für den National Research Council of Canada stellen Eric Magel, Peter Sroba, Kevin Sawley und Joe Kalousek fest, dass “viele Faktoren zusammenwirken, um die RCF zu beeinflussen”, wobei sie unter anderem die Schienenhärte, detaillierte Rad- und Schienenprofile sowie die Quer- und Längsdynamik des Radsatzes nennen. Aber sie sagen, dass “die RCF besonders empfindlich auf Rad- und Schienenprofile reagiert und dass ungeeignete oder unkontrollierte Profile die Auswirkungen der Metallurgie vollständig überdecken können”.”

Die Forscher fügen hinzu, dass im Vereinigten Königreich die Erfahrung gemacht wurde, dass hochfeste Stähle eher zur Bildung von RCF neigen - “ein Ergebnis, das sich durch den hochbelasteten Schienenquerschnitt und die Unfähigkeit der harten Stähle, sich abzunutzen oder in eine Form mit geringerer Belastung zu fließen, erklären lässt”. Die Briten haben außerdem die Erfahrung gemacht, dass die Schiene, wenn sie zunächst auf eine Form mit geringerer Spannung geschliffen wird, viel widerstandsfähiger gegen RCF ist als die weicheren Stähle. Dies unterstreicht die Bedeutung des anfänglichen Schleifens von Schienen.

Die kanadischen Forscher erläutern die Bedeutung der ‘Magic Wear Rate’, d. h. des Prozesses, bei dem genau die richtige Menge der Schienenoberfläche abgetragen wird, um die Ausbreitung von Rissen zu verhindern. “Bei Gleisen mit RCF sollte die natürliche Verschleißrate durch Schleifen ergänzt werden, um die Magic Wear Rate zu erreichen”, so die Forscher. Die Magic Wear Rate ist in Kurven in der Regel höher als auf geraden Strecken, wobei die nordamerikanischen Erfahrungen auf Strecken mit hoher Tonnage zeigen, dass die untere Schiene in Kurven sorgfältig durch Schleifen bearbeitet werden muss, um die Magic Wear Rate zu erreichen.

Speno an der Spitze der Innovation

Vor einigen Jahren begann Speno International, die Möglichkeit zu untersuchen, Oberflächenermüdungsrisse beim Schleifen zu erkennen. Eine gemeinsame Entwicklung mit der Deutschen Bahn AG führte zu einem Aufzeichnungssystem, das in der Lage ist, Fehlerdichte und Schadenstiefe zu messen.

Nach intensiven Praxistests mit einem Prototyp wurden sechs Speno-Schleifmaschinen mit dem ‘Headcheck Grinding Scanner’ des Unternehmens ausgestattet. Das System ermöglicht es den Bedienern, die Reduzierung von Ermüdungsfehlern bei jedem Schleifdurchgang zu überprüfen und das erzielte Ergebnis in Bezug auf den Metallabtrag der ermüdeten Schienenoberfläche zu dokumentieren. Das System ist bereits bei mehreren europäischen Eisenbahnen im Einsatz, unter anderem in Österreich, Frankreich, den Niederlanden und Polen.

Die Einführung des ‘Headcheck Grinding Scanner’ ist die jüngste in einer langen Liste von Innovationen von Speno. In den 1980er Jahren führte das Unternehmen einen Schleifzug mit ferngesteuerten, kippbaren Schleifmotoren ein. Es folgten die erste Weichenschleifmaschine, die erste fahrzeugseitige Messeinrichtung für den Schienenquerschnitt und die Einführung von Staubabsaugsystemen.

Speno arbeitet mit den Betreibern der Eisenbahninfrastruktur zusammen, um Möglichkeiten zur Behebung spezifischer Mängel und Probleme zu finden, die durch den starken Schienenverkehr entstehen. Das Unternehmen beteiligt sich an dem europäischen Forschungsprojekt ‘Innotrack’, in dem Erfahrungen und Know-how mehrerer Eisenbahnorganisationen und der Industrie zusammengeführt werden.

Speno leitet das Arbeitsprojekt 4.5 ‘Schieneninstandhaltung’ im Rahmen des Innotrack-Programms. Es werden Informationen für Infrastrukturbetreiber erarbeitet, wie eine geeignete Instandhaltungsstrategie zur Bekämpfung der Ermüdung von Rollkontakten entwickelt werden kann, einschließlich vorgeschlagener Zielschienenprofile.

Speno entwickelt, baut und betreibt seit 40 Jahren Schienenschleifzüge. Nach Angaben des Unternehmens handelt es sich bei den 30 Schienenschleifeinheiten, die 2009 in Europa in Betrieb waren, um die mit Abstand größte Flotte von Schleifzügen unter einem Dach. “Die langjährige Erfahrung in der Konstruktion, Herstellung und dem Betrieb von Schleifzügen sorgt für eine hervorragende Leistung, die eine hohe Leistung pro Schicht und eine gleichbleibend kontrollierte Qualität Tag für Tag kombiniert”, so Speno.

Speno hat erkannt, dass routinemäßige Schleifarbeiten heute Folgendes umfassen:

• Erstes Schleifen von neuen Schienen, zyklisches Präventiv- und Korrekturschleifen
• Anwendung von Spezialprofilen zur Verringerung des hohen Schienenverschleißes, zur Verringerung der Ermüdung an den Eckpunkten der Spurweite und zur Verbesserung des Fahrverhaltens, einschließlich der Verbreiterung der Spurweite
• Lärmschutzschleifen zur Minimierung des durch den Schienenverkehr verursachten Lärms

Das Schleifen in einem Durchgang mit schweren Maschinen wird derzeit auf Hochgeschwindigkeitslinien durchgeführt. “Erfahrene und sachkundige Mitarbeiter sind sehr wichtig”, sagt Speno. Laut dem Unternehmen besteht der Trick nicht nur darin, eine bestimmte Menge Metall in einem Durchgang abzutragen, sondern auch eine minimale Zerspanungsrate zu gewährleisten.

Neues Linsinger-Fräsfahrzeug für LRTs

Ebenfalls auf den Stadtbahnsektor ausgerichtet ist der Schienenfräszug SF 01 F von Linsinger aus Österreich. Er kam vor einem Jahr, Anfang 2008, auf den Markt und hat nach Angaben des Unternehmens sehr gute Ergebnisse bei Stadtbahnsystemen in Asien erzielt.

Das Konzept der Profilierung der Schiene durch Fräsen in einem Arbeitsgang ist bereits von früheren Maschinen von Linsinger bekannt, und die SF 01 F baut auf dieser Erfahrung auf. Linsinger sagt, dass seine Schienenfrästechnologie das Fräsen und Schleifen von Schienen in einem einzigen Arbeitsgang mit einem hohen Maß an Genauigkeit und Leistung kombiniert und fügt hinzu, dass Stadtbahnsysteme durch den Einsatz dieser Technologie eine erhebliche Reduzierung der Wartungskosten erreichen können.

Linsinger weist mit Stolz darauf hin, dass der SF 01 F unter anderem folgende Vorteile bietet:

• Bearbeitung der gesamten Schienenoberfläche in einem Durchgang
• Umweltfreundlich: keine Emissionen, kein Staub, kein Schmutz
• Kein Funkenflug, keine Brandgefahr
• Sicherer und reibungsloser Betrieb
• Trockene Verarbeitung
• Sehr hohe Leistung
• Kontrollierte Zerspanungsleistung
• Jedes gewünschte Schienenprofil, mit hoher Oberflächenqualität
• Lärmminderung bei Schienenfahrzeugen
• Niedrige Betriebskosten