Die Anforderungen an Schienen im heutigen Hochleistungsverkehr werden unter dem Blickpunkt der im Fahrbetrieb auftretenden Belastungen formuliert. Wenn über die Anforderungen an den Werkstoff Schiene diskutiert wird, ist zu bedenken, welche Anforderungen an die Schiene selbst überhaupt gestellt wird. Die Schiene ist ja in einem System eingebettet, das äußerst komplex und unterschiedlich ist. Bei den verschiedenen Fahrwegen sind die unterschiedlichsten Belastungen zu berücksichtigen. Der zentrale Punkt des Systems ist der Rad-Schiene-Kontakt. In diesem Kontakt erreichen die Belastungen ihr Maximum. Der extrem niedrige Rollwiderstand setzt eine trotz hoher Lasten kleine Kontaktfläche voraus. Das lässt sich nur mit Werkstoffen verwirklichen, die einen sehr hohen Elastizitätsmodul besitzen. Im Oberflächenbereich der Schiene üben Längsspannungen einen bedeutenden Einfluss aus. Vor allem diese Längsspannungen führen zu Verschleiß und Rollkontaktermüdung. Dem Verschleiß wird mit einer Anhebung der Festigkeit begegnet. Verwendet wird eutektoider Stahl, der durch seine lamellare Mikrostruktur, bestehend aus weichem Ferrit und hartem Zementit einerseits hohen Verschleißwiderstand bietet, andererseits bei Verformung aber so weit nachgeben kann, dass es nicht sofort zu einem Versagen des Werkstoffs kommt. Stahl auf Stahl zeigt auf Grund seiner Festigkeitslage einen extrem niedrigen Rollwiderstand. Zum Phänomen der Rollkontaktermüdung werden die Veränderungen im Werkstoff bei zyklischer Verformung beschrieben. Das reicht vom elastischen Verhalten, elastischem Shakedown bis hin zu Ratchetting, das dann das Versagen des Werkstoffes unter Bildung von Rissen beschreibt. Die sogenannte Shakedown-Map beschreibt einige wesentliche Zusammenhänge zwischen Höhe der Spannung, Richtung der Spannung und der Werkstofffestigkeit. Als Hauptträger des Widerstandes gegen Rollkontaktermüdung werden Eigenschaften wie Festigkeit, Härte und Schubspannungsstreckgrenze identifiziert. Weitere wichtige Schieneneigenschaft sind die metallurgische Reinheit, die Eigenspannungen des Schienenmaterials und die Schienengeometrie.
Werkstoffanforderungen an die Schiene im Hochleistungsverkehr
The rail in modern traffic - requirements to the material
2003
10 Seiten, 5 Bilder, 2 Quellen
Conference paper
German
Hochleistungsverkehr auf Schotteroberbau
IuD Bahn | 1998
|Zukuenftige Werkstoffanforderungen fuer alternative Antriebe
British Library Conference Proceedings | 1997
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