Schienenfehler

Entdecken Sie die Herausforderung der Schiene.

Verschleiß und Ermüdung sind unvermeidbar, doch Sie können sie deutlich verlangsamen.

Schienen sind zunehmend hohen Belastungen ausgesetzt. Z. B. durch schweren Güterverkehr, schnelle Fernzüge oder andauerndes Bremsen und Beschleunigen von Triebwagen im Nahverkehr. Neben natürlichem Verschleiß äußert sich dies in Form von unterschiedlichen Schienenfehlern.

Schienenfehler lassen sich grob in die Kategorien Abrasion (Materialverlust durch Abrieb), Deformation, Ermüdung und Bearbeitungsfehler einteilen. Welches Instandsetzungsverfahren angewendet wird – also Schleifen oder Fräsen – hängt nicht nur von der Art der Fehler ab, sondern auch von deren Schwere. Je nachdem, wie tief die Schädigung reicht, muss mehr oder weniger Material abgetragen werden. Um den nötigen Materialabtrag an jedem Punkt der Strecke exakt zu ermitteln, sollten die Schienen vorher vermessen werden.

Durch turnusmäßige, präventive Instandhaltungsmaßnahmen, wie High Speed Grinding wird die Schiene gepflegt und Fehlerwachstum schon im Ansatz gestoppt. So lassen sich die Schienenliegedauer erheblich erhöhen und die Instandhaltungskosten während eines Schienen-Lebenszyklus deutlich reduzieren. Künftig sind unsere Schleifmaschinen mit Messtechnik ausgerüstet, die während der Überfahrt den Schienenzustand messen. Die so ermittelten Daten sind die Basis für unser revolutionäres Smart Maintenance-Konzept , das Ihnen ein individuelles Instandhaltungsmanagement per App und „on-the-fly“ ermöglicht.

Im Folgenden haben wir eine Übersicht der gängigsten Schienenfehler für Sie zusammengestellt.

Head Checks

Der wohl am häufigsten auftretende Schienenfehler sind Head Checks – feine, dicht beieinanderliegende Risse, die durch Rollkontaktermüdung primär an der Fahrkante auftreten. Sie entstehen an der Oberfläche und sind zu dieser hin offen. Werden sie nicht von Zeit zu Zeit beseitigt, wachsen Head Checks immer tiefer ins Innere der Schiene hinein, vereinen sich dort und sorgen im fortgeschrittenen Stadium für Ausbrüche und Schwächung der Schiene, bis nur noch der Austausch bleibt.

Wird die Zersetzung durch Head Checks nicht gestoppt, bedeutet dies ein hohes Sicherheitsrisiko, denn die Schiene kann komplett auseinander brechen.

Head Checks im frühen Stadium können durch Schleifen beseitigt werden. Ist das Fehlerwachstum zu weit fortgeschritten, muss mehr Material entfernt werden. Hierfür empfiehlt sich das Fräsen .

Längswelligkeit

Wellenartige Deformation der Schienenoberfläche entsteht durch den Rollkontakt auf der Geraden und speziell in Bögen, ferner auch durch falsche Bearbeitung. Welligkeit ist der Hauptfaktor für Geräuschentwicklung. Die damit einhergehenden Vibrationen sind eine dauerhafte Belastung für den Fahrweg und die Fahrzeuge – Schäden an Zügen sowie dem Gleisbett sind langfristig vorprogrammiert.

Welligkeit wird in drei Kategorien unterteilt, abhängig von der vorliegenden Wellenlänge: Riffel (kurz), Schlupfwellen (mittel) und Lange Wellen.

Durch das permanente Anfahren des Rads auf die Wellenberge, können zusätzliche Ermüdungsfehler entstehen. Dies ist der sogenannte „Belgrospi“-Fehler: Rissnester, die an den Wellenbergen auftreten. Schreiten diese weiter fort, können daraus Squats entstehen (siehe nächster Themenpunkt).

Schlupfwellen treten in engen Bögen an der inneren Schiene (Innenstrang) auf. Ursache sind Schlupfeffekte an Radsätzen durch den Rollradienunterschied zwischen dem Bogeninneren und dem -äußerem Rad.

Lange Wellen sind eher selten, doch wo sie auftreten, sind sie nicht immer leicht von Gleislagefehlern zu unterscheiden.

Squats

Squats sind typischerweise Einzelfehler, obwohl sie gelegentlich in Serien auftreten. Sie zeichnen sich durch eine dunkel verfärbte Einsenkung aus, im fortgeschrittenen Stadium mit einem V-förmigen oder halbkreisförmigen Riss, der zur Fahrkante weist. Über die Ursache gibt es verschiedene Hypothesen, einige Quellen sprechen von seitlichen Materialverquetschungen, andere sehen Squats als Folge von Vorschädigungen wie Wellen und Eindrückungen oder Schleiffehlern (Martensit-Bildung durch Blauschliff). In den letzten Jahren ist das Auftreten von Squats deutlich angestiegen, einige Quellen sehen Squats als die häufigsten und gravierendsten Schienenfehler an.

Schleuderstellen

Schleuderstellen entstehen durch die Reibung schlupfender (durchdrehender) Räder anfahrender Triebfahrzeuge. Dreht das Rad auf der Schiene durch, kann das Schienenprofil deformiert werden und es entsteht durch die Hitzeentwicklung eine Gefügeveränderung im Material, das dadurch lokal verhärtet. Schleuderstellen sind z. B. von Squats einfach zu unterscheiden, da sie immer gegenüberliegend an linker und rechter Schiene gleichzeitig auftreten.

Eindrückungen

Eindrückungen sind Stellen auf dem Fahrspiegel, verursacht durch einen harten Fremdkörper auf der Schiene bei der Überfahrt. Hierfür kann es zwei Ursachen geben. Ist der Fehler nur punktuell und tritt nicht wiederholt auf, handelt es sich um eine Verunreinigung auf der Schiene, die von den Rädern hineingepresst wurde. Hat sich ein Fremdkörper wiederum in einem Rad festgesetzt, entsteht mit jeder Radumdrehung ein weiterer Eindruck, sodass ein langer Schienenabschnitt periodisch geschädigt wird. Solche Deformationen können der Ausgangspunkt für Risse sein.

Ausbrüche

Ein Symptom für weit fortgeschrittene Schienenfehler sind Stellen, an denen Material aus der Oberfläche ausbricht. Es kommt dazu, wenn z. B. Head Checks oder im Schieneninneren befindliche Risse nicht abgeschliffen oder -gefräst werden. So können sie sich vergrößern, mit fortschreitender Zeit zusammenwachsen und zu Schwachstellen werden. Bei noch vorhandener Verschleißreserve können Ausbrüche mit mehreren Millimetern Tiefe noch gefräst (Link zur HPM / MPM) werden. Sind die Ausbrüche so tief, dass ein Abtragen der Oberfläche nicht mehr lohnt, hilft nur ein Austausch der Schiene.

Bearbeitungsfehler

Nicht nur der Verschleiß durch den Bahnbetrieb kann die Lebensdauer von Schienen verkürzen, auch falsche Bearbeitung schadet dem Material. Dazu gehört zum Beispiel „aggressives Schleifen“. Durch erhöhten Anpressdruck und Rotationsgeschwindigkeit bei angetriebenen Schleifsteinen soll ein möglichst großer Materialabtrag erreicht werden. Dabei kann die Schiene jedoch überhitzen und es entstehen Blauschliff/Martensit-Verhärtungen.

Ein weiteres Problem entsteht durch zu geringen Materialabtrag während der Bearbeitung, wodurch Schienenfehler nicht gänzlich behoben werden. Dabei kann es zur Verdeckung von Restfehlern kommen, die zu neuen Schäden führen. Wenn bspw. Wellen nicht hinreichend abgefräst oder -geschliffen werden, bilden sich an dieser Stelle schnell neue Wellen.

Unabhängig vom bearbeiteten Fehler sollte stets ein sogenannter Unterschliff erfolgen, bei dem Material bis knapp unterhalb der Fehlertiefe abgetragen wird. Nur so kann die schadhafte Stelle inkl. möglicher Verhärtungen oder Risse komplett entfernt werden.