Lösungen

High Speed Grinding-Technologie

Schienenfehler-Prävention im Fahrplan

Durch die Kontaktkräfte des rollenden Rades bildet sich auf der Fahrfläche eine dünne martensitische Schicht aus. Diese durch Kaltverformung aufgehärtete Schicht ist ca. 0,1 mm stark und der Nährboden für Rollkontaktermüdungsschäden. Infolge hoher Geschwindigkeiten bei großen Achslasten wachsen insbesondere auf Hochgeschwindigkeitsstrecken die anfänglich mikrofeinen Oberflächenrisse exponentiell zu Head Checks und Squats an. Die nun schwerwiegenden Schienenfehlern breiten sich in das unbeschädigte Grundmaterial aus und können nur mit einem hohen Materialabtrag, z.B. durch Fräsen, entfernt werden. 

Für eine im Anfangsstadium der Fehlerentwicklung einsetzende, präventive Instandhaltung hat Vossloh mobiles Schienenschleifen komplett neu gedacht. High Speed Grinding (HSG) ist das erste Verfahren weltweit, dass aufgrund seiner hohen Arbeitsgeschwindigkeit von bis zu 80 km/h exzellent darauf ausgerichtet ist, 

 

  • die Netzkapazität zu erhöhen: Denn mit einer Geschwindigkeit von Güterzügen ist erstmalig eine präventive Schieneninstandhaltung im Fahrplan möglich, wodurch auf Sperrpausen komplett verzichtet werden kann. 

  • die Schienenlebensdauer maximal auszunutzen: Bei einem gut abgestimmten Präventionszyklus entfernt HSG stets nur die metallurgisch veränderte Außenhaut; die „gesunde“ Substanz darunter bleibt unberührt und wird auch nicht thermisch geschädigt. 

  • den Lärmpegel niedrig zu halten: Durch das facettenfreie Schliffbild wird eine akustisch niedrige Schienenrauheit (Ra) von unter 10 μm erzielt, die zusätzlich für Fahrkomfort sorgt. 

 

Ferner manifestiert sich dieser logistische Vorteil in einer höheren Betriebssicherheit und Streckenverfügbarkeit und geht Hand in Hand mit dauerhaft begrenzten und zudem planbaren Instandhaltungskosten. 

Riffelfreies Längsprofil / Hohe akustische Wirkung

Gerade im Nahverkehr zahlen sich zwei weitere Merkmale der HSG-Technologie aus: Die Kombination aus starrem Schleifbalken und nicht angetriebenen, schräg zur Fahrtrichtung stehenden Umfangschleifkörpern führen zu einer kontinuierlichen Verbesserung der Längswelligkeit und wirken so dem Problem der lärmproduzierenden Riffel entgegen. Denn anders als bei konventionellen Verfahren werden die Schleifsteine beim HSG nicht durch eigene Motoren angetrieben. Vielmehr beginnen die Umfangsschleifkörper durch die Schrägstellung der Schleifkörperachse relativ zur Schienenlängsachse selbständig zu rotieren (passiv angetrieben). Mit einem kontinuierlichen, gleichmäßigen und kontrollierten Materialabtrag von 0,1 mm in mehreren Überfahrten entfernen die Schleifkörper nicht nur die versprödete Oberfläche. Durch die in die Länge gezogene Kontaktlinie werden Ansätze von Riffelbergen und Schlupfwellen geglättet. Durch den häufigeren, dafür geringen künstlichen Verschleiß wird die Verschleißreserve geschont und somit die Schienenlebensdauer verlängert. Das führt langfristig betrachtet zu niedrigeren Lebenszykluskosten. 

Weitere Anwendungsbereiche

 

Neulagenschleifen: Ein Walzhaut-/Erstlagen-schliff beseitigt bauseitige Schienenfehler und ist der optimale Beginn zur Prävention. Langfristig betrachtet ergeben sich enorme Zeit- und Kostenersparnisse. 

 

  • Abtrag von 0,2 mm im Grobschliff 
  • Geringe Rauheit (Ra <6–10 µm) zur Serien-Squat-Prävention mit feinen Schleifsteinen 

 

Die Intensität des Schleifens sowie die Schleifleistung werden durch die Geschwindigkeit der Zugmaschine und den Schleifdruck bestimmt; durch Skalierung (mehr Traktionsleistung oder Schleifkörper) lässt sich der Abtrag einfach steigern. Während des Schleifprozess‘ formt sich die Umfangsfläche der zylindrischen Schleifkörper konkav aus, so dass sie den ballig (konvex) gekrümmten Schienenkopf bearbeiten können. Die Bereiche, in denen ein Abtrag entstehen soll, werden durch Spureinstellung der Schleifbalken festgelegt. 

Akustikschleifen

Durch das facettenfreie Schliffbild ist nach der Schienenbearbeitung sowohl eine Lärmminderung als auch ein verbesserter Fahrtkomfort für Passagiere festzustellen. 

Seit 2011 darf HSG auch Abschnitte beschleifen, die als „Besonders überwachtes Gleis“ (BüG) ausgewiesen sind. Damit gilt es als effiziente Alternative zum akustischen Schienenschleifen mit Rutschersteinen. 

Schmierfilmbeseitigung

Vor allem durch Laub und Luftverunreinigungen oder nach längerer Trockenheit entstehen bei einsetzendem Regen Schmierfilme auf der Schiene. Durch das Schmierfilm-Schleifen wird der Kraftschluss zwischen Rad und Schiene verbessert und die elektrische Leitfähigkeit erhöht. 

  • verbesserte Weichenansteuerung 
  • weniger Lärmemissionen 
  • verbesserte Traktion

 

Tunnelschleifen

Bei den Einsätzen im Gotthard-Basistunnel im Oktober 2016 und Mai 2017 herrschten anspruchsvolle Bedingungen: 

 

  • Temperaturen von bis zu 37° C und eine maximale Steigung von 7‰ (trotz Flachbahn-Konstruktion) 

  • Während thermisch arbeitende Gleisinstandhaltungsmaschinen u. U. nach einer gewissen Betriebsdauer zum Abkühlen aus dem Tunnel fahren oder die Leistung reduzieren müssen, konnte der HSG die Tunnelstrecke von ca. 57 km plus 4 km auf der offenen Neubaustrecke nonstop je Richtungsgleis bearbeiten. 

  • Für die Stauberfassung der HSG-Maschinen wird ein mineralisch verstärkter Verbundwerkstoff verwendet. Das patentierte Material erfüllt alle, für die Funktion und den sicheren Bahnbetrieb notwendigen Anforderungen an Temperaturbeständigkeit, Verschleißfestigkeit, Schadenstoleranz, etc. Da nicht metallisch, beeinträchtigt die Stauberfassung keine der an der Schiene oder in Gleismitte angebrachten Schaltmittel. Im Gegensatz zu konventionellen Schleifverfahren lässt HSG den Lichtraum der Gleise absolut unversehrt. Ohne aufwändige De- und Remontage der Schaltmittel wird die Planung zusätzlich vereinfacht und Betriebsstörungen infolge von Verzögerungen, wie sie bei Montagearbeiten an Gleisen nicht auszuschließen sind, vermieden. 

  • Dank Revolvermagazin und hoher Bunkerkapazität Schichtleistungen von bis zu 240 km Schleifkilometer pro Nacht ohne Leerfahrten 

 

Schleifen bei Trockenheit

 

Mögliches Mitführen von Wassertanks, falls Betreiber Sorge vor Funkenflug haben. Dank des Bewässerungskonzepts kann der HSG-2 auch bei Brandschutzstufe 4 schleifen. Bei Bedarf flexibel angekoppelt, werden Böschungen während des Schleifens beidseitig in einem Bereich bis 4 m bewässert.  

 

Weichenschleifen

 

  • Weichen mit beweglichem Herzstück ohne Radlenker werden seit 2017 in Deutschland durchgeschliffen. 

  • Je nach Bedarf werden das abzweigende Gleis, die Zunge und das Herzstück mit Flexis nachbearbeitet. 

  • Um Einbauten sicher zu überfahren, wird beim Schleifen von Weichen als auch Bahnübergängen die Stauberfassung leicht angehoben. 

 

 

Emissionsfreies Schleifen in Shenzhen

Durch Kopplung an ein elektrisches Triebfahrzeug schleifen drei kompakte Hybrid-Schleifmaschinen für die Metro Shenzhen erstmals emissionsfrei. Ein weiterer Vorteil ist, dass sie im Verbund von nur einem Bediener gesteuert werden können. Dies ermöglicht: 

 

  • eine größere Reichweite, 

  • einen dreifachen Abtrag oder 

  • eine Kombination von Grob- und Feinschleifsteinen, um sowohl das Abtragschleifen als auch den Feinschliff in einem Arbeitsgang zu erzielen. 

 

 

Funktionsweise & Leistungsvermögen

Bei drei Überfahrten sind Schichtleistungen von bis zu 100 km ohne Störung des regulären Bahnbetriebs möglich. Denn das abgetragene Metallvolumen beträgt beim HSG-Verfahren 260 g pro Sekunde und Schiene. Das ist bis zu viermal mehr als bei konventionellen Verfahren. 

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