Thema: Mobilität und Gesellschaft, Stand: 22.02.2023

Untersuchung und Auswirkung des Verschleißverhaltens neuer Rad-Schiene-Paarungen

Beschreibung

In der Vergangenheit wurde ein instabiler Fahrzeuglauf primär durch Verschleiß der Gleise verursacht. Insbesondere durch die betriebsbedingten Veränderungen der Schienenprofile ergaben sich in Kombination mit den üblichen Radprofilen hohe äquivalente Konizitäten, die bei verschiedenen Fahrzeugen zu einem instabilen Fahrzeuglauf führten.

Seit geraumer Zeit sind Veränderungen in den Oberbau eingeflossen, die in Verbindung mit nominalen Radprofilen zu einer Reduzierung der äquivalenten Konizität führen. Eine wichtige Rolle spielen in dem Zusammenhang vor allem die Einführung des Schienenprofils UIC 60E2 und das verstärkte Fräsen und Schleifen zur regelmäßigen Instandhaltung des Schienenprofils. Das Schienenprofil UIC 60E2 führt in Verbindung mit den üblichen Radprofilen nur dann zu niedrigen äquivalenten Konizitäten, wenn Rad- und Schienenprofil ihren nominalen Werten entsprechen. Durch das regelmäßige Fräsen und Schleifen der Schienenprofile entspricht das Schienenprofil über einen längeren Zeitraum seinen nominalen Werten. Die Folge dessen ist, dass sich der Kontaktpunkt zwischen Rad und Schiene in einem sehr kleinen Bereich bewegt, erkennbar unter anderem auch an dem dann oftmals sehr schmalen Fahrspiegel auf dem Schienenkopf. Das Radprofil verschleißt aufgrund der geringen Verschiebungen des Kontaktpunktes sehr schmalbandig, was die Hohllaufbildung der Radlauffläche begünstigt. Durch diesen über die Lauffläche der Räder ungleichmäßig verteilten Verschleiß können die üblichen Radprofile entgegen der ursprünglichen Annahme nicht mehr als verschleißangepasst betrachtet werden. Veränderungen des Laufverhaltens sind bei Nichtberücksichtigung dieses Sachverhaltes die Folge. So führt der sich einstellende Hohllauf der Radprofile in Verbindung mit dem annähernd nominalen Schienenprofil UIC 60E2 zu äquivalenten Konizitäten, die die Stabilität des Fahrzeuglaufs insbesondere im Hochgeschwindigkeitsverkehr beeinträchtigen.

Zielsetzung

Vor diesem Hintergrund erscheint es angezeigt, die Auswirkungen auf das Verschleißverhalten von Radprofilen der Bestandsfahrzeuge im Einzelfall neu zu bewerten. Die bisherigen Intervalle, Methoden und Kennmaße zur Instandhaltung der Radprofile sind wegen der hier genannten Veränderungen der Infrastruktur zu überprüfen. Insbesondere die vom Verschleiß des Radprofils abhängige äquivalente Konizität muss bei der Neubewertung und Anpassung von Instandhaltungsmaßnahmen stärker als bisher berücksichtigt werden, da nicht mehr von verschleißangepassten Radprofilen ausgegangen werden kann.

Bisherige Annahmen zur Standzeit der Radprofile bis zur nächsten Reprofilierung sind in jedem Fall unter Berücksichtigung dieser veränderten Randbedingungen zu verifizieren. Zugleich sollen die durch den Fahrzeuglauf auftretende Wechselwirkungen mit Schieneninfrastrukturanlagen (z.B. Gleisfreimeldeeinrichtungen) untersucht werden. Es sollen sowohl Optimierungsansätze zur Weiterentwicklung der Rad-Schiene-Profilpaarungen hinsichtlich ihrer Berührungsgeometrie aufgezeigt als auch das Potential optimierter Rad-Schiene-Werkstoffpaarungen ermittelt werden und notwendige technische Maßnahmen und Handlungsempfehlungen zur Verschleißreduktion für die Komponenten Rad und Fahrschiene unter Berücksichtigung eines ganzheitlichen Ansatzes abgeleitet werden.

Laufzeit, Auftragnehmer

Projektstart: Dezember 2020 | Laufzeit: 18 Monate | Das Projekt wurde erfolgreich abgeschlossen.
Auftragnehmer: Systemtechnik GmbH