A Schienenschleifer (oder Schienenschleifer) ist ein Instandhaltung der Gleise Fahrzeug oder Zug, das/der zur Wiederherstellung des Profils und zur Beseitigung von Unregelmäßigkeiten bei abgenutzten Spuren um ihre Lebensdauer zu verlängern und das Fahrverhalten der Züge, die diese Gleise benutzen, zu verbessern. Schienenschleifmaschinen wurden entwickelt, um die Lebensdauer der Gleise zu verlängern, die wegen Schienenwelligkeit instand gesetzt werden müssen. Schienenschleifen ist ein Verfahren, das durchgeführt wird, um Verformungen aufgrund von Nutzung und Reibung auf Eisenbahnschienen zu verhindern, indem Verformungen und Korrosion beseitigt werden.^[1] Eisenbahnschienen, die ständig genutzt werden, sind anfälliger für Welligkeit und allgemeinen Verschleiß. Schienenschleifmaschinen werden eingesetzt, um die Schienen zu schleifen, wenn eine Welligkeit vorhanden ist oder bevor sich eine Welligkeit auf den Schienen bildet. Wichtig Güterzug Die Gleise werden mit Schienenschleifmaschinen gewartet, wobei das Intervall nach Tonnage und nicht nach Zeit festgelegt wird.^[2] Transitsysteme und U-Bahnen In Großstädten werden weiterhin planmäßige Schienenschleifverfahren eingesetzt, um die bei stark frequentierten Gleisen häufig auftretenden Wellen zu bekämpfen. Schienenschleifgeräte können auf einem einzelnen selbstfahrenden Fahrzeug oder auf einem speziellen Schienenschleifzug montiert werden, der bei Einsatz in einem ausgedehnten Netz auch Mannschaftsunterkünfte umfassen kann. Die Schleifscheiben, von denen es mehr als 100 geben kann, werden in kontrollierten Winkeln eingestellt, um das richtige Profil der Gleise wiederherzustellen.

Die Maschinen sind seit Beginn des 20. Jahrhunderts in Nordamerika und Europa im Einsatz. Sie werden von spezialisierten Schieneninstandhaltungsunternehmen hergestellt, die sie unter Umständen auch im Auftrag betreiben.

In den frühen 2000er Jahren gab es mehrere Fortschritte in der Schieneninstandhaltungstechnologie, insbesondere die Einführung der Gleisreprofilierung durch Schienen. Fräsen Züge, für die Vorteile hinsichtlich der Genauigkeit des Profils und der Qualität der bearbeiteten Oberfläche beansprucht werden. Eine zweite Technologie, die in Europa, insbesondere in Deutschland, zunehmend Akzeptanz findet, ist Hochgeschwindigkeitsschleifen. Es kann zwar keine Schienen wie Fräs- oder andere Schleifzüge nachprofilieren, aber dank seiner Arbeitsgeschwindigkeit von etwa 80 km/h können Fehler beseitigt und verhindert werden, ohne dass der übrige planmäßige Verkehr beeinträchtigt wird.

Die Firma ERICO stellt handgeführte Schienenschleifmaschinen und Bohrmaschinen für die Eisenbahnindustrie als Werkzeuge für die Gleiswartung her. ERICO verwendet Honda-Viertaktmotoren für den Antrieb seiner Eisenbahnbohrmaschinen und Schienenschleifmaschinen. Schienenschleifmaschinen werden zur Vorbereitung der Schienen vor dem Anbringen von Verbindungsstücken verwendet und dienen als Mehrzweckwerkzeug für die Vorbereitung, Wartung und Reparatur von Schienen.^[3]

Der Schleifqualitätsindex (GQI) ist eine softwarebasierte Vorlage, die zur Messung der Profil einer Schiene. Auf diese Weise kann das gewünschte Schienenprofil mit dem tatsächlichen Schienenprofil verglichen werden. Die GQI-Software nutzt laserbasierte Hardware, die an der Vorder- und Rückseite der Schienenschleifmaschine angebracht ist. Durch den Einsatz laserbasierter Hardware an Gleisbaumaschinen wie Schienenschleifmaschinen können Arbeiter und Auftragnehmer vor und nach dem Schleifen präzise Messungen des Schienenprofils vornehmen. Der GQI wird von 0 (niedrige Priorität) bis 100 (hohe Priorität) bewertet. Die Schleifqualitätssoftware ist in der Lage, Messungen unabhängig zu erfassen und zu dokumentieren und für jede Schiene auf der Strecke vor und nach jedem Durchgang mit der Schleifmaschine eine GQI-Bewertung zu erstellen. Der Vorteil der Verwendung der GQI-Software besteht in der Möglichkeit, Berichte nach dem Schleifen zu erstellen, die später von Planern verwendet werden können, um die Schleifprofile in Zukunft weiter zu priorisieren und zu überwachen. GQI-Berichte liefern auch Analysen zur Konsistenz der Profilierung, um festzustellen, ob Schleifvorgänge das Schienenprofil kontinuierlich verbessern oder verschlechtern. Die Verwendung von GQI-Software bietet auch die Möglichkeit, genaue Bewertungen der Effektivität von Schienenschleifmaschinen in Echtzeit zu erstellen, wodurch die Arbeiten effizienter priorisiert und zeitnah ausgeführt werden können.^[4]

In der Eisenbahnindustrie bestehen Risiken bei der längeren Nutzung von Gleisbaumaschinen während der Gleiswartung und des Gleisbaus. Ein häufiges Risiko ist die längere Exposition gegenüber übermäßiger Ganzkörpervibration und Stoßbelastung auf die vertikale und horizontale Achse des lumbal Wirbelsäule und Wirbel Endplatte, was zu Wirbelsäulenverletzungen und/oder langfristigen Schäden am Wirbelknochen führen kann Struktur. Das Amerikanische Konferenz der staatlichen Arbeitshygieniker hat Grenzwerte für Ganzkörpervibrationen vorgeschlagen, wobei bestimmte Richtlinien ebenfalls auf den Normen ISO-2631 basieren, jedoch wurden keine Expositionsgrenzwerte für Gleisbaumaschinen allgemein veröffentlicht oder durchgesetzt. Die ACGIH-TLV begrenzt Ganzkörpervibrationen auf maximal 8 Stunden. In der Europäischen Union wurde als Ergebnis von Untersuchungen zum Vibrationsrisiko ein Risikobewertungsmodell (VibRisk-Modell) für strukturelle Schäden der Lendenwirbelsäule im unteren Rückenbereich vorgeschlagen. Das VibRisk-Modell bietet spezifischere Risikobewertungen für das Versagen der Wirbelendplatten auf einzelnen Lendenwirbelebenen unter Berücksichtigung der Körperhaltung des Fahrers. Im Vergleich dazu weisen Risikobewertungen unter Verwendung des VibRisk-Modells ein höheres Risiko für das Versagen der Wirbelendplatten auf verschiedenen Lendenwirbelebenen auf, als die Normen ISO-2631 Teil 5 vermuten lassen. Der wichtigste Faktor, den das VibRisk-Modell berücksichtigt und der in den Normen ISO-2631 Teil 5 fehlt, ist die Berücksichtigung der Körperhaltung des Bedieners als zusätzlicher Belastungsfaktor bei Vibrationen und mehrfachen Stößen.^[5]

Schienenwelligkeit oder brüllende Schienen ist eine Art von Gleisverschleiß, der durch Gleise und Züge entsteht. Radsatz Kontakt im Laufe der Zeit. Sobald dieser Prozess begonnen hat, verschlimmert er sich mit der Zeit exponentiell. Der Verschleiß, der durch den Kontakt der Radsätze zwischen den Schienen entsteht, äußert sich in Form von vielen Vertiefungen und Erhöhungen, die im Laufe der Zeit zurückbleiben und sich je nach den Umständen zu Schienenwelligkeit entwickeln können oder auch nicht. Schienen, die stark beansprucht werden und einem kontinuierlichen und konstanten Verschleiß ausgesetzt sind, entwickeln Schienenwelligkeit. Schienenwelligkeit wird in Wellenlänge dargestellt.^[1] Typischerweise weisen stark gewellte Schienen eine konkave Verformung auf der Oberseite der Eisenbahnschiene in Abständen von 20 mm bis 200 mm auf.^[2] Eine erhebliche Schienenwelligkeit kann die Lebensdauer von Gleisen verringern und den Austausch der betroffenen Gleise erforderlich machen. Schienenwelligkeit wird durch die Reibung zwischen der Schiene und den Zugrädern in tangentialer, vertikaler und axialer Richtung verursacht.^[2] Verschleißwelligkeit entsteht durch Reibung an der unteren Schiene, die mit dem Zugrad in Kontakt kommt. Übermäßige Welligkeit lässt sich anhand der Wellenlänge an der höheren oder äußeren Schiene erkennen.^[2] Die Welligkeit der Schienen kann durch den Einsatz von wärmebehandelten oder legiert Schienen, im Gegensatz zu den herkömmlichen Schienen aus Kohlenstoffverbundwerkstoff.^[2] Die geschätzte Verschleißneigung wird unter Berücksichtigung von Schwankungen im Kontakt zwischen Schiene und Radsatz berechnet, die zu unterschiedlichen Verschleißgraden führen. Die dynamischen Eigenschaften verschiedener Gleisabschnitte können durch den Einsatz von Hochgeschwindigkeitsradsätzen zu unterschiedlichen Graden der Schienenwelligkeit führen. In einer Studie von Hochgeschwindigkeitsbahn Bei den Gleisen wurden vier Gleistypen hinsichtlich ihrer Neigung zur Bildung von Spurrillen untersucht (RHEDA 200, AFTRAV, STEDEF und Hochleistungsgleise). Schottergleis) Von den vier untersuchten Gleisen war das mit Schotterbett das Gleis, das am wenigsten anfällig für Schienenwelligkeit war, wobei das AFTRAV-Gleis ebenfalls das zweitzuverlässigste war.^[6]

Es ist allgemein anerkannt, dass verschiedene Ursachen für unterschiedliche Wellenlängen der Schienenverformung verantwortlich sind.^[7][8] Eine Studie zeigt, dass die spezifische Kurzwellen-Gleisverformung hauptsächlich durch eine „pinned-pinned resonance“ verursacht wird, bei der die Schiene wie ein fester Balken schwingt, als wäre sie zwischen periodisch angeordneten Schlafwagen. Die dynamische Wechselwirkung zwischen Zug und Gleis, die bei hohen Geschwindigkeiten zu Schwingungen mit fester Frequenz führt, wie sie häufig bei geringer Belastung beobachtet werden. U-Bahn Der Betrieb und die durch die Befestigung der Schienen auf Schwellen verursachte Antiresonanz führen zu Verformungen und zu “brüllenden” Wellen in den Schienen.

Schienenverformungen können verhindert werden, indem Schienen mit einer Materialzusammensetzung ausgewählt werden, die widerstandsfähiger gegen Verformungen ist. Wärmebehandelte Schienen aus legiertem Stahl mit relativer Härte sind am widerstandsfähigsten, im Gegensatz zu Bessemer Stahl aufgrund seiner höheren relativen Härte. Schienen mit einer Brinell-Härte von 320 bis 360 eignen sich am besten für wellungsbeständige Schienen.^[9] Züge können ihre Geschwindigkeit auf den Gleisen variieren, um zu verhindern, dass Welligkeit Abschnitte oder Schienen eines Nahverkehrssystems beeinträchtigt.^[9] Variieren der Geschwindigkeit, Richtung und Tonnage sind vorteilhaft für die Bekämpfung des Wachstums von Schienenwelligkeit, da Welligkeit durch kontinuierlich gleichmäßige Reibung verursacht wird.^[2] In U-Bahnen und großen Nahverkehrssystemen ist es nicht möglich, die Fahrtrichtung der Züge zu variieren, sodass der Einsatz von jährlichen und zweijährlichen Schienenschleifverfahren besser geeignet ist.

Das vorbeugende Schleifen von Schienen erfolgt, bevor Anzeichen für eine Wellung der Schienen auftreten. Die Wellung der Schienen nimmt exponentiell zu, wenn die ersten Anzeichen einer Wellung nicht geschliffen oder behoben werden.^[2] Durch präventives Schleifen werden Verformungen durch Reibung und chemische Zersetzung der Schienen beseitigt.^[1] Regelmäßiges Schienenschleifen ist die wichtigste Wartungsmaßnahme, um Schienenlärm oder kurze Schienenwelligkeit zu bekämpfen.^[9] Schienenschleifarbeiten werden regelmäßig durchgeführt, um Schienenwellungen zu verhindern. Schienenschleifwagen können auf Güterstrecken eingesetzt werden, die lange Strecken in derselben Richtung zurücklegen, wenn die Güterbahn kontinuierlich genutzt wird.^[2] Die Schienenwelligkeit, also das durch Reibung verstärkte Kohlenstoffwachstum der Schiene, nimmt exponentiell zu.^[2]

Schienenverformungen sind häufig Gegenstand von Lärmbeschwerden in der Bevölkerung. Oft verschlimmern sich die Vibrationen der verformten Schienen zunehmend, wodurch mehr Reibung und Metall-auf-Metall-Kontakt entstehen. Das Dröhnen von Schienenverformungen ist ein häufiger Grund für Lärmbeschwerden in städtischen und vorstädtischen Gemeinden und tritt am häufigsten auf, wenn Züge mit mäßiger Geschwindigkeit fahren.^[2] Es wird oft als Kurzwelligkeit bezeichnet und ist für den Großteil der Reaktionen der Gemeinschaft verantwortlich.^[9] Die lauten und unangenehmen Vibrationen, die durch Schienenwelligkeit in Nahverkehrssystemen verursacht werden, beeinträchtigen sowohl die Fahrgäste als auch die Anwohner an den Kreuzungspunkten der Bahnstrecken. Kurzwellige Welligkeit verursacht deutlich mehr Lärm als normale Schienenreibung, mit einer Frequenz von etwa 500 bis 800 Hertz.^[9] Kurzwellige Verformungen treten am häufigsten auf Schienenstrecken auf, die nicht regelmäßig geschliffen werden oder nur selten befahren werden. Die Steifigkeit der Schienenunterlage steht in direktem Zusammenhang mit kurzwelligen Verformungen.