Das Bogenlaufverhalten von Schienenfahrzeugen bestimmt wesentlich den Verschleiß und die Neigung zu Rollkontaktermüdung von Rad und Schiene. Aufbauend auf systematische Parametervariationen in einem Bogenlaufmodell wird der Einfluss des von den Radsätzen eines zweiachsigen Fahrzeugs eingeschlossenen Lenkwinkels auf Verschleiß und Rollkontaktermüdung (engl. Rolling Contact Fatigue, RCF) diskutiert. Dabei werden sich bekannte Modelle zur Bewertung von RCF-Phänomenen gegenübergestellt. Für den Verschleiß durch kontinuierlichen Materialabtrag, der aus dem im Allgemeinen ständigen Vorhandensein von Kraftschlusskräften und Schlüpfen im Kontakt zwischen Rad und Schiene resultiert, kommt ein Modell nach Fleischer zur Anwendung. Es stellt einen linearen Zusammenhang zwischen der Reibarbeit im Kontakt und dem Verschleißvolumen , also dem Materialabtrag, her. Ekberg et al. entwickelten Modelle für die Beurteilung der möglichen Rissinitiierung an und unter der Lauffläche von Eisenbahnrädern. Der Index für die Rissinitiierung an der Oberfläche (FIsurf) basiert auf der Shakedown map nach Johnson. Die in England entwickelte empirische RCF Damage Function versucht Verschleiß- und RCF-Phänomene an der Oberfläche von Eisenbahnschienen gemeinsam zu bewerten. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Mechanismen die zu Verschleiß und RCF führen sehr ähnlich sein können und vor allem von der in den Kontakt eingebrachten Energie abhängen. Betrachtet wurde ein Fahrzeug im 200-Meter-Bogen, bei stationärer Bogenfahrt und mit einer freien Seitenbeschleunigung von a(q) = 0,5 m/s2. In einzelnen Bereichen widersprechen sich die RCF Damage und der Fatigue Index FIsurf für Rissbildung an der Oberfläche, wie z. B. beim Lenkwinkelverhältnis. Die RCF Damage Function prognostiziert eine Rissinitiierung, während der Fatigue Index FIsurf nahezu Null ist und damit, in Verbindung mit dem an dieser Stelle erhöhten Verschleiß, keine Rissinitiierung erwarten lässt. Als Fazit verbleibt, dass das Optimum für Verschleiß durch Materialabtrag nicht durch exakte Radialstellung der Radsätze erreicht werden kann und dass dabei zumindest mit Rissinitiierung unter der Oberfläche gerechnet werden muss.
Zum Verschleiß und zur Rollkontaktermüdung von Schienenfahrzeugen im Bogenlauf
2008
3 Seiten, 4 Bilder, 7 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
Hermann Heumann (1878-1967): Bogenlauf von Schienenfahrzeugen
IuD Bahn | 2003
|Rollkontaktermüdung und Verschleiß im U-Bahnbetrieb
IuD Bahn | 2012
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