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Gastbeitrag
Innovative Schienentechnologien für
die Herausforderungen der Zukunft
Die voestalpine Schienen GmbH ist federführend bei der Entwicklung von neuen Technologien für den
Schienensektor. Dabei spielt das Verständnis für die grundlegenden Mechanismen im Rad-Schiene Kontakt
eine zentrale Rolle. Die Zusammenarbeit mit Kompetenzzentren wie VIRTUAL VEHICLE liefert dazu einen
wichtigen Beitrag.
Technologietreiber
Die voestalpine Schienen GmbH produziert am
Standort Leoben – Donawitz seit über 100 Jahren
Eisenbahnschienen. Betrachtet man alleine
die letzten 25 Jahre, gab es im Eisenbahnwesen
eine Reihe von Technologie-Sprüngen, an
denen die voestalpine Schienen GmbH federführend
beteiligt war. Als Beispiel können die
Erzeugung von 120m Langschienen oder die
Einführung von wärmebehandelten Schienen
am Europäischen Markt angeführt werden.
Alle diese Entwicklungen zielen darauf ab,
die Lebensdauer des Produktes Schiene trotz
steigender Belastungen und Zugfrequenzen zu
erhöhen. Die wesentlichen Gründe, die zu vorzeitigem
Ausbau von Schienen führen können,
sind einerseits Verschleiß und andererseits so
genannte Rollkontaktermüdungsschäden (kurz
RCF, vom englischen Rolling Contact Fatigue).
Forschung als Erfolgsrezept
Um gezielt Lösungen für die Probleme im
Rad-Schiene Kontakt anbieten zu können, ist
Abbildung 1: Wärmebehandlungsanlage mit Warmsäge und Kühlbett für 120m Langschienen
Quelle: voestalpine Schienen GmbH
14 magazine Nr. 14, II-2013
Abbildung 2: Head Checks und Spalling auf der Schiene (links). Typischer Squat auf der Lauffläche (rechts)
Quelle: voestalpine Schienen GmbH
es nötig, die Mechanismen dahinter genau zu
verstehen. Ist das bei Verschleißerscheinungen
noch relativ einfach, so stellen RCF-Schäden
aufgrund ihrer vielfältigen Erscheinungsformen
eine große Herausforderung dar. Typische
RCF-Schäden, die man weltweit in den Gleisnetzen
finden kann, sind z.B. Head Checks
(periodische Risse an der Fahrkante), Spalling
(Ausbrüche an der Fahrkante) oder Squats
(Eindellungen auf der Fahrfläche mit darunter
liegendem Rissnetzwerk). All diese RCF-Effekte
sind jedoch nicht auf Materialfehler zurückzuführen,
sondern sind eine Konsequenz
der ständig steigenden Belastungen im Rad-
Schiene Kontakt.
Die Forschungsaktivitäten der voestalpine
Schienen GmbH konzentrieren sich unter anderem
auf die Auslöser für diese RCF-Schäden.
Neben Erkenntnissen aus weltweiten
Gleistests, die in enger Kooperation mit Kunden
durchgeführt werden, spielen die zwei vollmaßstäblichen
Rad-Schiene Prüfstande eine
maßgebliche Rolle. Auf diesen Prüfständen
ist es möglich, innerhalb sehr kurzer Zeiträume
(wenige Tage) diese Schädigungs-Effekte
im Labor reproduzierbar nachzustellen und zu
erforschen.
Mit Kooperation zum System-
verständnis
Einen wichtigen Aspekt der Forschungsaktivitäten
stellt die Kooperation mit Kompetenzzentren
und universitären Partnern dar. Neben der
langjährigen und erfolgreichen Partnerschaft
mit dem VIRTUAL VEHICLE arbeitet die voestalpine
Schienen GmbH auch mit dem Material
Center Leoben, der Universität Leoben,
dem AC²T Kompetenzzentrum für Tribologie
und dem CHALMERS Railway Mechanics
Competence Center in Schweden zusammen.
In diesen Kooperationsprojekten werden
die grundlegenden Mechanismen hinter den
Schädigungserscheinungen untersucht und
simuliert. Die voestalpine fördert dabei die Zusammenarbeit
und den Wissensaustausch der