DE202005011968U1

DE202005011968U1 - Vorrichtung zur Entfernung von Unregelmäßigkeiten, wie z.B. Rattermarken, Riffelungen sowie langwelligen Oberflächendeformationen, von Schienenlaufflächen

Info

Publication number: DE202005011968U1
Application number: DE200520011968
Authority: DE
Original assignee: SCHOERLING BROCK GmbH; Schörling-Brock GmbH
Current assignee: HILTON KOMMUNAL GMBH, DE
Priority date: 2005-07-27
Filing date: 2005-07-27
Publication date: 2006-01-05
Anticipated expiration: 2015-07-28

Abstract

Vorrichtung zur Entfernung von Unregelmäßigkeiten, wie z.B. Rattermarken, Riffelungen sowie langwelligen Oberflächendeformationen, von Schienenlaufflächen, dadurch gekennzeichnet, daß zum Materialabtrag und Oberflächenglättung ein verfahrbares Lasersystem vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entfernung von Unregelmäßigkeiten, wie z.B. Rattermarken, Riffelungen, langwelligen Verformungen, von Schienenlaufflächen.
Im Rahmen der aus Sicherheitsgründen erforderlichen Gleiserhaltungsarbeiten kommt der Pflege und Instandsetzung der Schienenkopfoberfläche sowie der seitlichen Laufkante durch regelmäßiges Abschleifen, z.B. mittels verfahrbarer Schienenschleifmaschinen, eine steigende Bedeutung zu.
Rattermarken, Riffelbildungen sowie langwellige Deformationen, Mikrorisse und sonstige Unregelmäßigkeiten, sollen von der Schienenkopfoberfläche beseitigt werden. Unregelmäßigkeiten der beschriebenen Art beeinträchtigen die Laufeigenschaften von Eisenbahnfahrzeugen derart, daß nicht nur der Fahrkomfort signifikant reduziert wird, sondern aus Sicherheitsgründen oft Geschwindigkeitsbeschränkungen erlassen werden müssen.
Darüber hinaus haben diese Unregelmäßigkeiten auf den Gleiskörper selbst eine negative Wirkung und führen zu einer übermäßigen Schwingungsbeanspruchung der Schienen, Lockerung von Schienenbefestigungsmitteln und u. U. zu einer Veränderung der Gleisanlage und Auflockerung des Schotterbettes, besonders im Bereich der Schwellenlager.
Es ist daher aus Sicherheits- und Komforterwägungen heraus zwingend erforderlich, den Sollzustand des Gleises bezüglich der Oberflächenbeschaffenheit der Schienen durch Abschleifvorgänge wiederherzustellen, und zwar möglichst im Entstehungsstadium der Riffel- bzw Wellenausbildung.
Bei bisher bekannten Verfahren werden z.B. rotierende Schleifscheiben oder flächenhaft auf der Schienenkopfoberseite aufliegende Schleifsteine lediglich mit der Fahrgeschwindigkeit des Schleiffahrzeuges über die Schiene hinwegbewegt.
Im ersteren Fall läßt sich durch Anordnung entsprechend vieler Schleifscheiben erreichen, daß u.U. mit einem einmaligen Durchgang des Fahrzeuges bzw. auch mehreren zu einem Arbeitsverband zusammengefaßten Schleiffahrzeugen die Unregelmäßigkeiten genügend abgetragen werden können, wobei sich jedoch die durch den Facettenschliff bedingte, ungenügende Profilierung der Schienenköpfe nachteilig auswirkt.
Bei diesem Verfahren ist jedoch die erzielbare Arbeitsgeschwindigkeit sehr gering und liegt maximal im Bereich von 3.000 m/h, was – aufgrund der geringen Schleifleistung des Systems – oft zu erheblichen Schwierigkeiten beim Einsatz dieses Verfahrens in nicht ausreichend langen Zugpausen führt.
Beim Einsatz von Schleifsteinen lassen sich bei der bisherigen Methode zwar höhere Fahrgeschwindigkeiten des Schleiffahrzeuges realisieren, jedoch ist auch bei Positionierung mehrerer Steine hintereinander nur eine sehr geringe Abtragungstiefe/Durchgang realisierbar, so daß oft mehrere Durchgänge nötig sind, um die gröbsten Unregelmäßigkeiten zu beseitigen, da die Schleifleistung bezogen auf das fertig geschliffene Gleis im Regelfall zu gering ist.
Darüber hinaus leidet durch die vielen Schleifdurchgänge oft die Kontinuität des Schleifergebnisses über längere Gleisabschnitte. Die Anzahl der in Gleisbearbeitungsrichtung hintereinander angeordneten Schleifsteine kann aufgrund der erforderlichen hohen Anpreßkräfte und dem dadurch bedingten Reibungswiderstand nicht beliebig groß gewählt werden, ohne zu einer Überbeanspruchung der Schienen zu führen.
Bekannt sind auch Schienenschleifvorrichtungen mit nicht angetriebenen Schleifkörpern, die mit erhöhter Geschwindigkeit arbeiten können. Hier ist jedoch z.B. der Nachteil erkennbar, daß die hier beschriebene konkrete Gestaltung des Schleifkörpers mit einer Schleiffläche mit in axialer Richtung des Schleifkörpers gesehenen konkaven Form, welche die gesamte Lauffläche der Schienen inkl. der oberen Laufflächen sowie beider sich an die obere Lauffläche seitlich anschließenden Seitenkanten überdeckt, eine für die praktische Umsetzung des offenbarten Verfahrens bzw. der offenbarten Vorrichtung bedeutsame Schwierigkeit beinhaltet.
Der Schleifvorgang wird bei der Durchfahrt von Weichen, Gleiskreuzungen und ähnlichen Gleisbauelementen stark behindert. So bleibt z.B. der Schleifkörper bei einer Weichendurchfahrt mit dem auf der Schienenaußenseite die Seitenkante überdeckenden Schleifflächenabschnitt am Herzstück der Weichen bzw. an der sogenannten Zunge hängen. Dies führt zur Beschädigung des Schleifkörpers und/oder der Weiche. Die praktische Folge ist, daß beim Schleifen der Schienen die Vorrichtung vor einer jeden Weiche oder vergleichbarem Gleisbauelement abgebremst und die Schleifkörper von der Schiene abgehoben werden müssen. Neben der erkennbaren Bearbeitungsverzögerung hat dies zur Folge, daß die Schienen in Weichen nicht mitgeschliffen werden können und der Schienenverschleiß mit den o.g. Nachteilen somit nicht behoben werden kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, welche das Abtragen der in der Praxis vorkommenden Unregelmäßigkeiten der Schienenkopfoberflächen, wie z.B. Rattermarken, Riffelungen, langwellige Unregelmäßigkeiten der Schienenlauffläche, sowie seitlicher Schienenlaufkanten ermöglicht. Wesentlich ist hierbei, daß die Verknüpfung von hoher Schleifleistung mit hoher Schleifgüte sichergestellt werden kann und gleichzeitig eine exakte Führung der Werkzeugträger entlang des Schienenstranges selbst auf krümmungsreichen Strecken mit engen Gleisbogenradien gewährleistet ist darüber hinaus auch bei Weichen und ähnlichen Gleisbauelementen die gewünschte Bearbeitung der Schienenoberfläche ermöglicht wird.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zum Materialabtrag von der Schienenlauffläche und der erforderlichen Oberflächenglättung, welche für die gewünschte Qualität der Schienenlauffläche gefordert wird, ein verfahrbares Lasersystem eingesetzt wird, welches vorteilhafterweise an einem vorgeschalteten Arbeitswagen montiert ist.
Zur Sicherstellung einer hohen Oberflächenqualität wird erfindungsgemäß zur Grob- und nachfolgender Feinbearbeitung der Schienenkopfoberfläche eine kombinierte Bearbeitung in einem einzigen Arbeitsgang durchgeführt.
Um das Lasersystem jeweils in der richtigen Arbeitsposition bei optimierten Parametern in Bezug auf die Schienenoberfläche zu halten, wird zur Positionierung eine lasergestützte Oberflächendetektierung eingesetzt.
Um Rekondensationen des abgetragenen Materials (Vermeidung von Redepositen) zu vermeiden, wird in der erfindungsgemäßen Lösung ein Gas- oder Flüssigkeitsstrahl zur Unterstützung der Transportwirkung des Laserstrahls eingesetzt.
Um unter Berücksichtigung der Parameter des zu bearbeitenden Schienenmaterials eine möglichst hohe Arbeitsgeschwindigkeit bei ausreichender Oberflächengüte zu realisieren, ist bei einer erfindungsgemäßen Lösung ein hochfrequent gepulster Laserstrahl im Einsatz, wobei als weitere Variante die Arbeitsgeschwindigkeit durch Variation der Laserpulsfolgefrequenz angepaßt werden kann.
Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Variante wird zur Herstellung der gewünschten Oberflächenrauhigkeit der Einsatz mehrerer hintereinandergeschalter Laser vorgesehen.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß über die stufenlos ansteuerbare Anpassung des Laserstrahls an das gewünschte Abtragungsprofil auch eine optimale Bearbeitung im Weichenbereich bzw. bei Gleiskreuzungen realisierbar ist.

Claims

Vorrichtung zur Entfernung von Unregelmäßigkeiten, wie z.B. Rattermarken, Riffelungen sowie langwelligen Oberflächendeformationen, von Schienenlaufflächen, dadurch gekennzeichnet, daß zum Materialabtrag und Oberflächenglättung ein verfahrbares Lasersystem vorgesehen ist.
Vorrichtung zur Entfernung von Unregelmäßigkeiten, wie z.B. Rattermarken, Riffelungen sowie langwelligen Oberflächendeformationen, von Schienenlaufflächen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lasersystem an einem vorgeschalteten Wagen montiert ist.
Vorrichtung zur Entfernung von Unregelmäßigkeiten, wie z.B. Rattermarken, Riffelungen sowie langwelligen Oberflächendeformationen, von Schienenlaufflächen, nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Grob- und Feinbearbeitung der Schienenkopfoberfläche eine kombinierte Bearbeitung in einem Arbeitsgang vorgesehen ist.
Vorrichtung zur Entfernung von Unregelmäßigkeiten, wie z.B. Rattermarken, Riffelungen sowie langwelligen Oberflächendeformationen, von Schienenlaufflächen, nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 – 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Positionierung der Abtragungslaser eine lasergestützte Oberflächendetektierung vorgesehen ist.
Vorrichtung zur Entfernung von Unregelmäßigkeiten, wie z.B. Rattermarken, Riffelungen sowie langwelligen Oberflächendeformationen, von Schienenlaufflächen, nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 – 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung von Redepositen, z. B. der Rekondensation des Abtragungsmaterials, ein Gas- oder Flüssigkeitsstrahl zur Unterstützung der Transportwirkung des Laserstrahls vorgesehen ist.
Vorrichtung zur Entfernung von Unregelmäßigkeiten, wie z.B. Rattermarken, Riffelungen sowie langwelligen Oberflächendeformationen, von Schienenlaufflächen, nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 – 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bearbeitung der Schienenlauffläche ein hochfrequenzgepulster Laserstrahl vorgesehen ist.
Vorrichtung zur Entfernung von Unregelmäßigkeiten, wie z.B. Rattermarken, Riffelungen sowie langwelligen Oberflächendeformationen, von Schienenlaufflächen, nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 – 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsgeschwindigkeit eine Steuermöglichkeit durch Variation der Laser-Pulsfolgefrequenz besitzt.
Vorrichtung zur Entfernung von Unregelmäßigkeiten, wie z.B. Rattermarken, Riffelungen sowie langwelligen Oberflächendeformationen, von Schienenlaufflächen, nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 – 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verhinderung von Oxidationsvorgängen der Bearbeitungsbereich durch eine mitlaufende Inertgasglocke geschützt ist.
Vorrichtung zur Entfernung von Unregelmäßigkeiten, wie z.B. Rattermarken, Riffelungen sowie langwelligen Oberflächendeformationen, von Schienenlaufflächen, nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 – 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Realisierung der gewünschten Oberflächenrauhigkeit (Polierwirkung) mehrere Laser hintereinandergeschaltet sind.
Vorrichtung zur Entfernung von Unregelmäßigkeiten, wie z.B. Rattermarken, Riffelungen sowie langwelligen Oberflächendeformationen, von Schienenlaufflächen, nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 –9, dadurch gekennzeichnet, daß eine stufenlos ansteuerbare Anpassung des gewünschten Abtragungsprofils, z. B. im Weichenbereich bzw. der Gleiskreuzungen, vorgesehen ist.
Vorrichtung zur Entfernung von Unregelmäßigkeiten, wie z.B. Rattermarken, Riffelungen sowie langwelligen Oberflächendeformationen, von Schienenlaufflächen, nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 – 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Erreichung des gewünschten Laufflächenprofils von Schienenlaufflächen und Seitenkanten durch variierende Strahlintensitäten und/oder Einsatz getrennter Laser sichergestellt ist.
Vorrichtung zur Entfernung von Unregelmäßigkeiten, wie z.B. Rattermarken, Riffelungen sowie langwelligen Oberflächendeformationen, von Schienenlaufflächen, nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 – 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beseitigung langwelliger Deformationen der Schienenlauffläche eine lasergestützte Nulldetektierung vorgesehen ist.