Das Schleifen von Schienen ist eine effektive Technik zur Reparatur und Wartung von Eisenbahnschienen. Dieser Artikel befasst sich mit der Praxis des Schienenschleifens.

Die Eisenbahnschiene führt den Zug und trägt gleichzeitig die Last. Die Ebenheit der Schienen ist die Grundlage für eine sichere, komfortable und schnelle Fahrt. Die Reibung zwischen Schiene und Zugrad führt zu Defekten (Abplatzungen, Abblätterungen, Risse, Schienenwelligkeit) und hinterlässt eine unregelmäßige Oberfläche. All diese Defekte an den Schienen verschlimmern sich, wenn sie nicht rechtzeitig abgeschliffen werden. Das Schleifen von Schienen ist eine wirksame Technik zur Reparatur und Instandhaltung von Eisenbahnschienen. Mit Hilfe von Schienenschleifmaschinen werden defekte Schienenmaterialien entfernt und das Schienenprofil wiederhergestellt. Auf diese Weise wird die Lebensdauer von Eisenbahnschienen verlängert.

Schienenfehler

Wenn es um das Schleifen von Schienen geht, müssen zunächst die Schienenfehler vorgestellt werden. Schienen sind extremen Belastungen ausgesetzt und werden durch die Räder der Züge verdichtet. Schäden an der Schienenoberfläche sind daher unvermeidlich. Zu den häufigsten Schienenfehlern zählen vertikaler Verschleiß, seitlicher Verschleiß, Schienenwelligkeit, Kontaktverschleiß (Abplatzungen, Abblätterungen, Risse), plastische Verformung usw.

Diese unabhängigen Defekte der Schiene verursachen jedes Mal, wenn ein Zugrad darüber fährt, einen Stoß und erzeugen dann eine Belastung, die um ein Vielfaches höher ist als normal. Daher stehen die Schienen unter hohem Druck. Unter normalen Umständen werden sich diese Schäden weiter ausbreiten, und unter bestimmten schweren Bedingungen kann es zu einem Versagen der Eisenbahnstrecke kommen.

Nicht nur die Schienen sind betroffen. Die Schienen können nicht die gesamte durch den Aufprall erzeugte Energie absorbieren. Diese Stöße werden weiterhin auf andere Gleisstrukturen wie Schienenunterlagen und Schwellen übertragen. Schließlich sinkt das Gleisbett lokal ab und die Eisenbahn verliert ihre Stabilität.

Optimales Schienenprofil

Die Schienenfehler führen zu einer Veränderung des Schienenprofils, wodurch der Kontakt zwischen Schiene und Rad instabil wird. Beim Schienenschleifen wird die Oberfläche der Schiene abgeschliffen, um die Fehler zu beseitigen und das optimale Profil wiederherzustellen. Das optimale Schienenprofil ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Wenn der Zug auf einer geraden Strecke oder einer Kurve mit großem Radius fährt, berührt die Radlauffläche den Schienenkopfbereich B. In diesem Zustand sind die Kontaktbelastung und die seitliche Kriechkraft am geringsten. Wenn sich der Radflansch nahe am Schienenspannwinkel befindet, d. h. im Bereich C in der Abbildung, und ein konformer Kontakt hergestellt wird, ist die Kontaktbelastung am geringsten.

Das Profil des Schienenkopfes ähnelt einer Bogenform, aber beim eigentlichen Schleifen (Schleifscheibentyp) wird der Schienenkopf entsprechend dem Winkel in verschiedene Bereiche unterteilt, d. h. das Schienenkopfprofil wird als aus durch Winkel getrennten Liniensegmenten bestehend betrachtet, und die zu schleifende Position entspricht einem bestimmten Winkel.

Je schwerwiegender die Schienenschäden sind, desto größer ist der Schleif- und Schneideaufwand, desto größer ist die Arbeitsbelastung, desto größer ist die Schwierigkeit und desto kürzer ist die Lebensdauer der Schienen. Daher sind vorbeugendes Schleifen und korrigierendes Schleifen wie “Krankheiten heilen”, und der beste Weg ist, zu verhindern, dass die Schienen “krank” werden. Führen Sie regelmäßiges vorbeugendes Schleifen durch, um die Schäden im Keimstadium zu beseitigen.

Arten des Schienenschleifens

Vorschleifen

Durch das Vorschleifen der neuen Schiene kann die entkarbonisierte Schicht entfernt und Oberflächenfehler bei der Herstellung, dem Schweißen, dem Transport und dem Einbau der Schiene beseitigt werden. Außerdem kann dadurch das Profil des Schienenkopfes optimiert und die Glätte der Schweißverbindung verbessert werden. Darüber hinaus können dadurch Schäden an der Schienenoberfläche repariert werden, die während des Gleisbaus entstanden sind. Der Verschleiß der Schienen hat sich im Laufe der Zeit entwickelt. Durch einen von Anfang an guten Kontakt zwischen Rädern und Schienen können anfängliche Schäden begrenzt werden.

Vorbeugendes Schleifen

Präventives Schleifen bezeichnet das regelmäßige Schleifen von Schienen, wodurch das Schienenprofil wiederhergestellt wird, sodass Oberflächenspannungsrisse an der Schiene im Anfangsstadium beseitigt und die Ausbreitung von Ermüdungsrissen durch Rollkontakt an der Schiene gut kontrolliert werden können.

Korrekturschleifen

Korrekturschleifen bezeichnet den Vorgang des Schleifens von Schienen, nachdem Oberflächenfehler entstanden sind. Korrekturschleifen war in der Anfangsphase der Schienenschleiftechnologie weit verbreitet. Es wird hauptsächlich zur Reparatur von Schienen durchgeführt, indem schwere Schäden an der Schienenoberfläche wie Ermüdungsrisse, Welligkeit, Abplatzungen, plastische Verformungen und andere Fehler beseitigt werden.

Die folgende Abbildung zeigt die Auswirkungen von vorbeugendem Schleifen und korrektivem Schleifen auf die Lebensdauer der Schiene. Die gelbe Linie steht für vorbeugendes Schleifen. Jedes Schleifen verzögert die Entstehung von Schäden und verlängert die Lebensdauer der Schiene. Vorbeugendes Schleifen, bevor die Mikrorisse 0,2 mm überschreiten, ist der beste Zeitpunkt, um die Tendenz zu einer beschleunigten Beschädigung der Schiene zu stoppen.

Schienenschleifen in der Praxis

Wie werden die Schienen geschliffen? Es gibt hauptsächlich drei Möglichkeiten.

• Schleifen mit Gleitschuh

Beim Gleitschuhschleifen wird die Oberfläche der Schiene abgeschliffen, indem die Schleifscheibe auf die Schiene gedrückt wird und eine Hin- und Herbewegung ausführt. Mit dieser Schleifmethode kann nur der Schienenkopf in Längsrichtung geschliffen werden, das Schienenprofil kann nicht angepasst und die Weiche nicht geschliffen werden. Außerdem ist die Schleifgeschwindigkeit gering. Diese Methode wird nach und nach abgeschafft.

• Schleifscheibe

Beim Schleifen mit Schleifscheiben wird in der Regel eine von einem Elektromotor oder einem Hydraulikmotor angetriebene, schnell rotierende Schleifscheibe zum Schleifen der Schiene verwendet. Dies ist eine aktive Schleifmethode und derzeit die gängigste Schleifmethode. Die Schiene wird vertikal und horizontal geschliffen.

Es gibt auch eine Art passives Schleifen. Die Position der Schleifscheibe ist in einem bestimmten Winkel zur Fahrtrichtung des Zuges geneigt. Der Hochgeschwindigkeitsbetrieb des Antriebstraktors treibt die Schleifscheibe an, sich mit hoher Geschwindigkeit auf der Schiene zu drehen. Die Relativbewegung zwischen Schleifscheibe und Schiene erreicht die erforderliche Materialschleifgeschwindigkeit. Schleifen Sie den gesamten Schienenkopf von der Laufkante der Schiene bis zur Lauffläche. Diese Art des Schleifens wird aufgrund der hohen Schleifgeschwindigkeit als Hochgeschwindigkeitsschleifen bezeichnet.

• Fräsen

Das Fräsen ist eine neue Art der Schienenprofilreparatur. Der Fräser wird an der Radialfläche des Fräsrades angebracht. Jeder Fräsabschnitt ist mit mehreren Fräsern ausgestattet. Pro Fräsrad gibt es mehrere Fräsabschnitte. Auf diese Weise fräst das Messer ein Schienenkopfprofil, das fertiggestellt werden soll.

Der Vorteil des Schienenschleifens

• Verbessern Sie die Wechselwirkung zwischen Rad und Schiene, indem Sie das Schienenprofil modifizieren und so die Kontaktbelastung und den Verschleiß zwischen Rad und Schiene reduzieren.
• Korrigieren oder kontrollieren Sie die Schienenwelligkeit. Diese Mängel erhöhen das Rad- und Schienengeräusch und beschleunigen die Abnutzung von Fahrzeug- und Gleiskomponenten, was sogar zu Geschwindigkeitsbegrenzungen für Züge führen kann.
• Kontrollieren Sie Rollkontakt-Ermüdungsfehler. Diese Fehler erhöhen das Risiko von Schienenschäden und verringern sogar die Wirksamkeit der Ultraschall-Schienenfehlererkennung.
• Korrektur oder Kontrolle anderer Schienenfehler (wie Radabrieb, Quetschungen, vertikale und Längsrisse im Schienenkopf)
• Reduzieren Sie die negativen Auswirkungen von Rad- und Drehgestellbewegungen.
• Reduzieren Sie Lärm und Vibrationen, verringern Sie vertikale Unregelmäßigkeiten von gemeinsamen Verbindungen und Schweißnähten und kontrollieren Sie die Welligkeit der Schienen.
• Die negativen Auswirkungen der hohen Achslast des Rades abmildern und die Rad-Schiene-Kontaktbedingungen verbessern.
• Sorgen Sie für einen korrekten Kontakt zwischen Schienen und Rädern, um die seitliche Instabilität (seitliches Kriechen) des Fahrzeugs zu verringern.

Die wirtschaftlichen Auswirkungen des Schienenschleifens

• Vorbeugendes Schleifen kann die Lebensdauer von Eisenbahnschienen verlängern. Regelmäßig wie geplant geschliffene Schienen können die Lebensdauer um 5 bis 8 Jahre verlängern.
• Reduzieren Sie die Reparatur- und Wartungsarbeiten an Befestigungselementen.
• Reduzieren Sie den Kraftstoffverbrauch von Lokomotiven und die Kosten für Radreparaturen.