Schienen­be­ar­beitung

Schienenoberflächenfehler (RCF)
© Fabian Hansmann

Der Rad-Schienen-Kontakt hat im Eisenbahnwesen besonderen Stellenwert. Über eine knapp Fingernagel-große Fläche werden die Radlasten in die Schiene eingebracht. Die an dieser Kontaktfläche entstehenden Spannungen führen zu immer neuen Verschleißerscheinungen, die Ingenieure auf der ganzen Welt vor schwierige Herausforderungen stellen. Getrieben von immer weiter steigenden Leistungen und Modifikationen der Lokomotiven (massive Schlupfkontrolle), anwachsenden Achslasten und Erhöhung der Fahrgeschwindigkeiten, entwickeln Stahlhersteller weltweit unterschiedliche Profile und Stahlgüten, um der Dauerfestigkeit und dem Verschleiß Herr zu werden. Dabei kommt der richtig eingesetzten Behandlung der Schienenoberfläche besondere Bedeutung zu. Die präventive Planung der Schienenoberflächenbehandlung kann die Lebensdauer der Schiene massiv erhöhen und Lärmemission reduzieren. Ein beeindruckendes Beispiel für den Erfolg von derartigen präventiven Maßnahmen zeigt die DB, die von 2010 bis 2013 das Ausmaß der Schienenbearbeitung um 168 % erhöhen konnte. Im gleichen Zeitraum reduzierte sich der Gesamtaufwand für Schienenbearbeitung und Schienenwechsel um 47 %. [1] Die Intensivierung der Schienenoberflächenbehandlung führte so wider Erwarten zu einer Kostenreduktion, verursacht durch den starken Rückgang der Schienenwechsel.

Zur Behandlung der Schienenoberfläche nutzt man das Schienenschleifen, die Schienenfräse, den Schienenhobel und in Spezialfällen das Auftragschweißen. Die geläufigste Art der Oberflächenbehandlung ist das Schleifen,  wobei hinsichtlich der Art des Schleifeinsatzes unabhängig vom Verfahren folgende Gruppen zu unterscheiden sind:

Neuschienenschleifen [2]

Das Neuschienenschleifen wird kurz nach dem Einbau der Schiene im Streckengleis durchgeführt, um Mikrounebenheiten und den durch den Walzvorgang entstandenen Walzsinter zu entfernen. Das reduziert nicht nur die Bildung von Riffeln und Wellen um die Hälfte, sondern erhöht auch die Lebensdauer der Schienen.

Präventivschleifen

Schleifbild nach dem rotorischen Schienenschleifen
© Fabian Hansmann

Unter Präventivschleifen versteht man die Beseitigung eines Fehlers, bevor dieser unerwünschte Ausmaße einnimmt. Das kann das Erreichen von sicherheitsrelevanten Eingriffsschwellen sein, aber auch individuell definierte Qualitätswerte ohne Auswirkungen auf die Betriebssicherheit. Diese Prävention kann in unterschiedlichen Formen umgesetzt werden. Das sehr bekannte High-Speed-Grinding schleift mit hohen Geschwindigkeiten große Längen des Streckennetzes. Es zielt auf die Prävention ab, kann aber den gewünschten Abtrag mehrheitlich nur über die Anzahl der Überfahrten steuern. Vergleichbar lassen sich auch rotorische Schleifverfahren einsetzen. Der Abtrag kann hier individueller gesteuert werden (0,02 bis 0,15 mm, abhängig von der Maschinenzusammensetzung), wobei die Arbeitsleistung deutlich geringer ist als beim High-Speed-Grinding. Präventives Schienenschleifen behandelt in erster Linie Schienenoberflächenfehler und keine Reprofilierung. Die Maßnahmenplanung kann zustandsabhängig oder zeitabhängig erfolgen.

Korrektives Schleifen (Erhaltungsschleifen)

Korrektives Schleifen beschreibt einerseits die Reprofilierung oder/und andererseits die konzentrierte Problembehandlung von akut auftretenden Mängeln oder Schäden. Die Schleifmaßnahme wird zustandsabhängig ausgelöst und erfolgt so reaktiv.      

Schleifen von Schweißstellen

Nach der erfolgreichen Verbindungsschweißung zweier Schienen ist der Schweißstoß nach dem Abscheren und Abkühlen nachzubehandeln, was generell mit handgeführten Schienenkopfschleifmaschinen durchgeführt wird. Dabei kommen mehrheitlich klassische Topfscheiben zum Einsatz.    

Schleifen eines Schweißstoßes mit einer Handschleifmaschine
© Robel Bahnbaumaschinen GmbH

Lärmschleifung

OszillierendeSchienenschleifmaschine mit 5 Schleifaggregaten pro Schiene
© Plasser & Theurer

Fehler in der Schienenoberfläche regen den Radsatz an und beeinflussen das Rollgeräusch negativ. Vor allem in bebauten Gebieten löst der entstehende Lärm oft Anrainerbeschwerden aus. In Deutschland hat sich in den letzten Jahren in einzelnen Streckenabschnitten verstärkt öffentlicher Widerstand gegen den Bahnbetrieb organisiert. Dadurch war man gezwungen, aktiv (Umrüstung Bremssohlen oder Herstellung der Schienenoberfläche) oder passiv (Lärmschutzwände oder Lärmschutzfenster) Maßnahmen zu setzen. Untersuchungen zeigten hier die Vorteile des oszillierenden Schienenschleifens. Dieses erlaubt die Herstellung einer einwandfreien Schienenoberfläche und zeigt wesentliches Potenzial in der Reduktion des Rollgeräusches.


  1. [1] Hempe, T.: Oberbau im Instandhaltungs- und Anlagenmanagement. Der Eisenbahningenieur 2014, September, S. 112–116.
  2. [2] Fendrich, L.; Fengler, W.: Handbuch Eisenbahninfrastruktur. Springer, Berlin, 2013.