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Unrunde Räder, Polygone, Flachstellen, Lärmbeschwerden von Anwohnern, Einsatzbeschränkungen
- ein Thema in Ihrem Unternehmen?

 

Während des Betriebes entstehen Unrundheiten (Polygone) an einzelnen Rädern. Polygone machen sich durch ein dröhnendes Rollgeräusch relativ gleichmäßiger Lautstärke bemerkbar und regen Fahrzeugteile (z.B. Innenverkleidung, Fußboden) zu Vibrationen an. Polygone beeinträchtigen den Fahrkomfort und erzeugen eine zusätzliche Schwingbeanspruchung bestimmter Baugruppen. Diese müssen daher durch Drehen oder Drehfräsen auf Unterflurradbearbeitungsmaschinen beseitigt werden. Polygonbildung ist nicht nur eine geometrische Rundlaufabweichung, sondern bewirkt eine inhomogene Härteverteilung im Radreifen. Werden diese Aufhärtungen bei der Bearbeitung nicht entfernt, wird das Rad nach kurzer Betriebsdauer erneut unrund (Memory-Effekt). Somit ist zur dauerhaften Beseitigung der relativ kleinen Rundlaufabweichungen ein Materialabtrag von ca. 5 mm erforderlich, was bei einem Verschleißvorrat des Radreifens von 40 mm eine erhebliche wirtschaftliche Einbuße bedeutet.

Eine Flachstelle entsteht, wenn das Rad des sich bewegenden Fahrzeugs nicht mehr rollt, sondern über das Gleis rutscht („Gleiten“). Durch Flachstellen und Polygone entstehen sehr hohe dynamische Kräfte mit einer Fülle von gravierenden Folgen für Schienen, Oberbau und Fahrzeuge:

  • Gefahr des Schienenbruchs beim Fahren durch auftretende „Schläge“ (hauptsächlich bei Frost).
  • Schädigung der Gleislage - Der Einfluss der ins Gleis eingebrachten Kraftspektren auf die Gleisqualitätsverfallsrate kann nicht hoch genug eingeschätzt werden. Daher haben die für eine Strecke geplante Betriebsart und das verwendete rollende Material einen großen Einfluss auf die Häufigkeit der durchzuführenden Instandhaltungsarbeiten und die damit verbundenen Kosten. Eine Radlastschwankung von 30% zieht bereits eine 1,6-fach schnellere Gleislageverschlechterung nach sich. Das heißt, dass Fahrzeuge mit Radunrundheiten oder Laufinstabilitäten das Gleis überproportional schädigen. Dazu kommen Setzungen wegen des „Flüssigwerdens“ (elastisch-liquides Verhalten) des Schotters bei Frequenzen über 40Hz.
  • Riffelbildung bezeichnet das Entstehen wellenförmiger Vertiefungen im Fahrspiegel von Eisenbahnschienen. Die Ursachen sind vielgestaltig, besonders häufig kommen sie durch schleifende Abnutzung beim Bremsen und bei Kurvenfahrten von Zügen und durch Unregelmäßigkeiten der Räder zustande.
  • Während der Fahrt ist ein in der Frequenz der Radumdrehung periodisch auftretendes Geräusch zu hören.
  • Entstehen von häufig ausgeglühten flachen Stellen an der Radlauffläche.
  • Entstehen von Auftragungen, d.h. von der Schienenoberfläche abgeschliffene und meist direkt vor der Flachstelle am Rad, oder auch an anderer Stelle am Rad aufgetragenes Material kann im schlimmsten Fall zum Blockieren der Räder führen (Verkanten von Bremssohlen).
  • Schläge, die durch Flachstellen verursacht werden, wirken auch auf die Bauteile des Radsatzlagers ein -> Lagerschaden und Heißläufer.

Unrundheiten oder Flachstellen eines Eisenbahnrades wirken sich negativ auf die Laufruhe und den Verschleiß am Rad aus und verursachen zusätzlichen Lärm für Anwohner. Die Deutsche Bundesregierung verfolgt deshalb ein nationales Lärmhalbierungsziel bis 2020 mit emissionsabhängigen Trassenpreisen und ab 2020 voraussichtlich. mit Einsatzbeschränkungen für nicht konforme Fahrzeuge. Der Druck der Anwohner und Interessensgemeinschaften steigt kontinuierlich und nimmt Einfluss auf Fahrzeiten, Kosten und Rendite. Die Lärmreduzierung ist ein zentrales Thema für das System Schiene. In Zugverbänden müssen Emissions- und Schadensquellen rad und -verursachergenau detektiert werden. Welche Maßnahmen sind erforderlich?

Lösung:

Permanentes Zugmonitoring in hoch repetierenden S-Bahn-, Metro- und U-Bahn-Verkehren als Basis für eine zustandsorientierte Instandhaltung mittels des Monitoringsystems LASCA®:

  • Zustandsorientierte Instandhaltung der gesamten Fahrzeugflotte – Rundlaufeigenschaften.
  • Zeitnahe Lieferung der fahrzeug- und radgenauen Messdaten - 2 Minuten nach der Überfahrt - an die Instandhaltungsplanung bzw. Arbeitsvorbereitung der Werkstatt
  • Monitoring als Ersatz für manuelle Rundlaufmessungen – Kostenreduzierung bei gleicher Sicherheit.
  • Erhöhung der Laufleistung der Räder durch zeitnahe Reprofilierung mit geringerer Spantiefe – Kostensenkung durch Ausschöpfung der planmäßigen Laufleistung.
  • Die Qualität der Räder im Betrieb wird reproduzierend erfasst und dokumentiert, um eine zustandsorientierte Instandhaltung durchführen zu können.
  • Spantiefe der Reprofilierung lässt sich dadurch grob vorbestimmen.
  • Verminderung von dynamischen Kräften im Betriebseinsatz zur Schonung der Infrastruktur und Fahrzeugflotte – Vermeidung von Rad- und Schienenbrüchen.
  • Zeitnahe Erkennung von Flachstellen und Unrundheiten (Polygone) zur Vermeidung der Aufhärtung an der Lauffläche – Aufhärtung bedeutet erhöhte Spantiefe bei der Reprofilierung.
  • Erkennung von Verschleiß verursachenden Abweichungen im Laufverhalten der Fahrzeuge – Lastverschiebungen der Achsen und Drehgestelle, anlaufende Spurkränze defekte Stoßdämpfer.
  • 100% Überwachung der Fahrzeugflotte unter Betriebsbedingungen im dynamischen Laufverhalten – Kostensenkung durch planmäßige vorausschauende Fahrzeugdisposition und Ausschöpfung der Reprofilierungs- und Werkstattkapazitäten bei gleichzeitiger Verringerung der Stillstandzeiten.
  • Die unter Betrieb generierten Ergebnisse des Monitoringsystems  LASCA® decken sich 100%ig mit den Nachmessungen in der Werkstatt.
  • Reduzierung von Luft- und Körperschallemissionen - insbesondere Lärm und Anwohnerbeschwerden – gefilterte Datenveröffentlichung zur Erhöhung der Akzeptanz.
  • „Die besonders überwachte Flotte“ – durch den deutschen TÜV zertifiziertes Monitoring-System.

Ergebnisse:

  • Komfortverbesserung für den Fahrgast
  • Reduzierung der Lärmbelästigung der Anwohner
  • Schonung empfindlicher Bahnanlagen
  • Erhebliche Ressourceneinsparungen und Kostenreduzierungen in der Instandhaltung
  • Erhöhung der Laufleistung der Achsen
  • Ursachenuntersuchung der Laufflächenschäden

Produkte

Tools:

Anhand einer auf EXCEL basierenden Modellrechnung lässt sich die Rentabilität der LASCA® -mobiles dynamisches Hochgeschwindigkeits-Lasermesssystem zur Messung von Flachstellen und Unrundheiten an Eisenbahnrädern- berechnen. Die Daten ermöglichen die Erstellung eines Business Cases und Was-wäre-wenn-Analyse auf Basis der eigenen Flottenzusammensetzung und des Schienennetzes. Die gewonnenen Erkenntnisse ermöglichen Aussagen über die zukünftige Rentabilität, Kostensenkungen und Effizienzsteigerung der Instandhaltung durch den Einsatz des Monitoringsystems LASCA®.