Die Erfindung betrifft eine Eisenbahnschiene, insbesondere
Eisenbahnschiene mit einem vom Internationalen
Eisenbahnverband UIC standardisierten, dem im Bahnbetrieb
sich einstellenden Einheitsverschleißprofil entsprechenden
Ausgangsprofil des Schienenkopfes, das eine über die
Schienenkopfbreite nach oben gekrümmte Lauffläche mit einem
Krümmungsradius von 300 mm im Schienenkopfmittenbereich
und mit vom Schienenkopfmittenbereich zu den Fahrkanten hin
abnehmenden Krümmungsradien aufweist.The invention relates to a railroad track, in particular
Railroad track with one from the International
Railway association UIC standardized, that in railway operations
corresponding unit wear profile
Initial profile of the rail head, one over the
Rail head width upward curved tread with a
Radius of curvature of 300 mm in the middle of the rail head
and from the middle of the rail head to the edges
has decreasing radii of curvature.
Kurvenschienen unterliegen einer verstärkten Beanspruchung
durch Verschleiß und Ermüdungsschäden, wie z. B. "Shelling"
(Fahrkantenausbrechungen) und "Headchecking"
(Kontaktermüdungsanrisse). Beide Schadensarten beeinflussen
das Fahrverhalten der Züge und die Haltbarkeit des Oberbaues
nachteilig. Sie führen zu vorzeitigem Versagen und Ausbau
der Schienen und können sich sogar zu Querbrüchen
entwickeln. Mit Einführung und Verbesserung der
Spurkranzschmierung hat sich der Schienenverschleiß
vermindert und die Anfälligkeit für Ermüdungsschäden
verstärkt.
Curve rails are subject to increased stress
due to wear and fatigue damage, such as B. "Shelling"
(Edge breakouts) and "headchecking"
(Contact fatigue cracks). Affect both types of damage
the driving behavior of the trains and the durability of the superstructure
disadvantageous. They lead to premature failure and expansion
of the rails and can even cause cross breaks
develop. With the introduction and improvement of
Wheel flange lubrication has become the rail wear
diminishes and the susceptibility to fatigue damage
reinforced.
Langjährige Betriebserfahrungen der Eisenbahnen haben
gezeigt, daß sich im Schienenkopf einerseits und an der
Lauffläche der Räder andererseits nach gewisser Betriebszeit
ein sogenanntes "Einheitsverschleißprofil" einstellt, das
unabhängig vom Ausgangsprofil des Schienenkopfes ist (DE-Z
Eisenbahntechn. Rundschau, 1966, S. 338/346). Viele
Betreiber von Bahnen haben daraus die Lehre gezogen, die
neuen Schienen am Schienenkopf bereits mit der Geometrie des
Verschleißprofils zu walzen; entsprechendes gilt auch für
die Radprofile.Many years of operating experience in the railways
shown that in the rail head on the one hand and on the
On the other hand, the tread of the wheels after a certain operating time
a so-called "unit wear profile" that
is independent of the starting profile of the rail head (DE-Z
Railway techn. Rundschau, 1966, pp. 338/346). Lots
Railway operators have learned the lesson from this
new rails on the rail head already with the geometry of the
Roll wear profile; the same applies to
the wheel profiles.
Beim standardisierten Einheitsprofil des Internationalen
Eisenbahnverbandes ist bei z. B. der Schiene UIC 60 die
Lauffläche mit einem Radius R = 300 mm, die Fahrkante mit
R = 13 mm gekrümmt. Der Zwischenbereich hat eine Krümmung
von R = 80 mm. Beim Anlaufen des Rades in Kurven treten
trotz der Einheitsprofile die oben genannten
Ermüdungsschäden auf. Sie deuten darauf hin, daß es an der
Fahrkante zu punktförmigen Kontakten zwischen Rad und
Schiene kommt, bei denen sowohl die senkrechte Radlast als
auch die seitliche Spurführungskraft an einer Stelle
zusammenwirken. Es hat Versuche gegeben, diese für den
Werkstoff kritische Beanspruchung dadurch zu vermeiden, daß
am gleisinnenseitigen Rand des Fahrspiegels eine Nut
eingearbeitet ist oder der Schienenkopf zur Gleisinnenseite
eine stärkere Neigung hat (DE-Z Braunkohle, Heft 7, 1972,
S. 219/227). Das Betriebsverhalten verschlechterte sich
durch diese Maßnahme. Die Nut wurde zugequetscht, wobei sich
in besonders starkem Maße Ermüdungsschäden bildeten. Bei der
Schiene mit geneigter Fahrfläche überwalzte sich die Kante,
und es bildeten sich erhebliche Kantenausbrüche.With the standardized uniform profile of the international
Railway association is at z. B. the UIC 60 rail
Tread with a radius R = 300 mm, the driving edge with
R = 13 mm curved. The intermediate area has a curvature
from R = 80 mm. Step into corners when the wheel starts up
despite the unit profiles the above
Fatigue damage. They indicate that it is at the
Edge to point contacts between wheel and
Rail comes in which both the vertical wheel load as
also the lateral guidance force at one point
work together. There have been attempts to do this for the
To avoid material critical stress that
a groove on the inside edge of the driving mirror
is incorporated or the rail head to the inside of the track
has a greater tendency (DE-Z brown coal, issue 7, 1972,
Pp. 219/227). The operating behavior deteriorated
through this measure. The groove was squeezed, leaving
caused fatigue damage to a particularly high degree. In the
Rail with an inclined running surface rolled over the edge,
and there were significant edge breaks.
Die Aufgabe der Vermeidung bzw. Verzögerung von Ermüdungsschäden an der
Fahrkante, insbesondere bei Kurvenschienen, ist somit nach
wie vor ungelöst.
The task of preventing or delaying fatigue damage to the
Driving edge, especially with curved rails, is therefore behind
as before unsolved.
Erfindungsgemäß können die geschilderten Probleme wesentlich
entschärft werden, wenn bei einer Schiene der eingangs
genannten Art das Ausgangsprofil des Schienenkopfes an den
Fahrkanten je einen Krümmungsradius hat, dessen Länge 1/13
bis 1/17 der Länge des Krümmungsradius der Lauffläche im
Schienenkopfmittenbereich trägt.According to the invention, the problems described can be significant
be defused if the rail at the beginning
mentioned type the initial profile of the rail head to the
Driving edges each have a radius of curvature, the length of which is 1/13
up to 1/17 of the length of the radius of curvature of the tread in
Rail head center area bears.
Vorzugsweise beträgt bei Ubergangsradien von 80 mm zwischen
dem Schienenkopfmittenbereich und den Fahrkanten der
Krümmungsradius an den Fahrkanten 18 bis 22 mm.At transition radii of 80 mm it is preferably between
the rail head center area and the running edges of the
Radius of curvature at the driving edges 18 to 22 mm.
Die erfindungsgemäß flacher gehaltenen Fahrkantenabschnitte
sind ursächlich für die verminderte Anfälligkeit der
erfindungsgemäßen Schienen mit Bezug auf Verschleiß und
Ermüdungsschäden, wie Fahrkantenausbrechungen und
Kontaktermüdungsanrisse.The driving edge sections kept flatter according to the invention
are the cause of the reduced vulnerability of the
rails according to the invention with respect to wear and
Fatigue damage such as edge breakouts and
Contact fatigue cracks.
Das erfindungsgemäße Profil des Schienenkopfes kann bei
allen gängigen Schienenprofilen nach dem UIC-Standard zur
Anwendung kommen. Erforderlich ist nur, daß die bisher klein
gehaltenen Fahrkantenradien entsprechend der
erfindungsgemäßen Bemessungsregel vergrößert werden.
Versuche haben gezeigt, daß UIC 60-Schienen mit
nunmehrigen vergrößerten Kantenradien (z. B. 20 mm) nach zwei
bis drei Jahren in Kurven mit 400 bis 600 m Gleisradius noch
keine Fahrkantenkontakte zwischen Rad und Schiene aufwiesen,
d. h. die Walzoberfläche an dieser Stelle noch vorhanden war.
Mit erfindungsgemäß ausgestalteten Schienen läßt sich die
Lebensdauer von schadhaft werdenden Kurvenschienen somit um
zwei bis drei Jahre verlängern. Bei einer mittleren
Lebensdauer von Kurvenschienen von ca. 12 Jahren entspricht
das einer Steigerung der Lebensdauer um 25%. Der
beidseitig gleiche Fahrkantenradius erlaubt den Einbau in
beiden Schienensträngen und auch im geraden Gleis. Bei einer
um 25% verbesserten Haltbarkeit ist sichergestellt, daß
sich keine Nachteile auf Geometrie und Haltbarkeit der Räder
ergeben. Der wirtschaftliche Vorteil für die
Bahngesellschaften ist erheblich. Er ergibt sich aus
geringerem Schienenbedarf und geringeren Umbaukosten.The profile of the rail head according to the invention can
all common rail profiles according to the UIC standard
Application come. It is only necessary that the previously small
held radii according to the
dimensioning rule according to the invention are enlarged.
Tests have shown that UIC 60 rails with
now increased edge radii (e.g. 20 mm) after two
up to three years in curves with 400 to 600 m track radius
had no contact between the wheel and rail,
d. H. the rolling surface was still there at this point.
With rails designed according to the invention, the
The lifespan of curve rails becoming defective is therefore reduced
extend two to three years. With a medium one
The lifespan of curved rails is approximately 12 years
that's a 25% increase in lifespan. The
The same edge radius on both sides allows installation in
both rail tracks and also in a straight track. At a
25% improved durability ensures that
there are no disadvantages to the geometry and durability of the wheels
surrender. The economic advantage for them
Railway companies is significant. It results from
lower rail requirements and lower conversion costs.
In der einzigen Figur ist eine erfindungsgemäß umgestaltete Schiene
UIC 60 maßstäblich im Querschnitt dargestellt. Die Schiene 1
weist einen Schienenkopf 2 auf. Über die Schienenkopfbreite
ist der Schienenkopfmittenbereich 3 mit einem Radius r1=
300 mm, die Ubergangsbereiche 3′ mit Radien r2=80 mm
gekrümmt. Die Fahrkanten 4 haben je Radien r3 von 20 mm.In the single figure, a rail UIC 60 redesigned according to the invention is shown to scale in cross section. The rail 1 has a rail head 2 . About the rail head width, the rail head center area 3 is curved with a radius r 1 = 300 mm, the transition areas 3 'with radii r 2 = 80 mm. The driving edges 4 each have radii r 3 of 20 mm.
Zum Vergleich sind die bisher üblichen Kantenradien
r4=13 mm des "alten" UIC-Profils strichliert
eingezeichnet. Das erfindungsgemäße Profil ist somit im
abgerundeten Übergangsbereich an den Fahrkantenflächen
flacher gewölbt als das bisher standardisierte
Einheitsverschleißprofil der Schiene UIC 60.For comparison, the previously usual edge radii r 4 = 13 mm of the "old" UIC profile are shown in broken lines. The profile according to the invention is thus arched flatter in the rounded transition area on the driving edge surfaces than the previously standardized unit wear profile of the UIC 60 rail.