Reibungsmanagement - sicherere, leisere und einfachere Fahrten

Weichen und Kreuzungen sind ein wesentlicher Bestandteil der Eisenbahninfrastruktur, über die Schienenfahrzeuge von einem Gleis auf ein anderes wechseln können. Als sicherheitskritische Anlagen ist es wichtig, dass sie gut gewartet werden und möglichst wenig Schaden nehmen.

Im Allgemeinen stellt eine Weiche eine Stelle dar, an der eine geometrische Gleisabweichung (im Vergleich zur geraden Linie) vorliegt. Ein Fahrzeug reagiert auf eine Gleisabweichung mit einem Anstellwinkel (AOA) am vorderen Radsatz eines jeden Drehgestells, was zur Erzeugung von Seitenkräften und möglichem Spurkranzkontakt führt.

Bei Weichenzungen kann es aufgrund von übermäßigem Flanschkontakt in einem Bereich von etwa 2-5 m von der Weichenspitze zur Bildung von Ermüdungsrissen (RCF) durch plastisches Fließen kommen. Zur Behebung der Mängel sind Reparaturschweißungen erforderlich. Diese kostspieligen Reparaturen können nur einige Male wiederholt werden, was zu einem vorzeitigen Austausch der Weichenzungen führt.

Nuneaton Friedhofskreuzung

Es wurde eine Studie über eine Weiche an der Nuneaton Cemetery Junction durchgeführt, bei der die Lebensdauer der Weiche aufgrund eines Ermüdungsbruchs etwa 2 m vor der Spitze erheblich verkürzt wurde. Zwischen 2004 und 2012 wurde der Hochschienen-Halbsatz alle 15-18 Monate ausgetauscht, mit zwischenzeitlichen Schweißreparaturen etwa alle vier Monate. Bei der ersten Beobachtung des Defekts wurde deutlich, dass die seitliche Belastung der Weiche übermäßig hoch war und dass es sich um ein Ermüdungsproblem handelte.

Gespräche innerhalb von Network Rail ergaben, dass dieses Problem an einer Reihe von Standorten bekannt ist und dass man davon ausging, dass es sich um ein Konstruktionsproblem bei RT60/NR60-Anlagen handelt. Das Problem der Beschädigung tritt normalerweise auf, wenn die Züge in Schlepprichtung fahren. Der Krümmungsradius verringert sich bei der Annäherung an die Weichenspitze, so dass die Verringerung des Anstellwinkels nicht ausreicht, um die verringerte Querschnittsfläche der Weichenschiene, die den seitlichen Belastungen standhält, auszugleichen.

Die zunehmende Belastung durch die Kontaktkräfte zwischen Rad/Flansch und Zungenschiene führt zu einem Ermüdungszyklus, der zu einem horizontalen Bruch etwa 15 mm unterhalb der Oberkante der Zungenschiene führt. Sobald der Riss begonnen hat, wächst er horizontal und dreht sich am Ende des Risses, der der Weichenspitze am nächsten ist, in die Vertikale. Das horizontale Wachstum setzt sich von der Weichenspitze weg fort, bis die Oberseite der Zungenschiene abbricht.

Eine dauerhafte Lösung

Das KELTRACK Top of Rail (TOR)-Reibungsmodifizierungssystem von L.B. Foster wurde so positioniert, dass die Reibungsmodifizierungsmittel die Zufahrt zu WN572A abdeckten, so dass die Steuerung der Radsätze über die gesamte Weiche optimiert wurde. Seit der Installation war WN572A 26 Monate lang mängelfrei, bis nach einem Monat ohne Reibungsmodifikatoranwendung (insgesamt vier Monate, in denen seit dem Einbau der neuen Weichenzunge keine Behandlung stattgefunden hatte) der erste S/053-Inspektionsfehler der Gefahrstufe 4 gemeldet wurde. Seit der Reparatur und der Wartung der Anlage sind keine weiteren Ausfälle der Gefahrenarten 1, 2 oder 4 aufgetreten.

Zu den wichtigsten Vorteilen des Einsatzes von KELTRACK in Nuneaton gehören die Reibungsmodifikatoren für die Schienenoberseite:

• die Beendigung des wiederholten Ausfalls des Geräts

• Einsparungen im Nettowert von etwa 40.000 £

• Verringerung der Reparaturen und Verlängerung der Lebensdauer um 650 Prozent

• Verlängerung der Lebensdauer der Schalter von 18 Monaten auf 11 Jahre

• weniger Prüfzeit

• weniger Arbeitsstunden auf der Strecke

• geringere Verzögerungen

• Die Amortisationszeit wird auf 11 Monate geschätzt.

Seit der ersten Installation wurde eine Reihe anderer Stellen mit ähnlichen Reparaturproblemen wie in Nuneaton identifiziert und mit KELTRACK TOR Reibungsmodifikator behandelt. Dazu gehören Crewe Coal Yard, Reading West Curve und Birmingham Proof House. Da Network Rail von CP5 zu CP6 übergeht und sich dabei stärker auf die Effizienz konzentriert, könnten TOR-Reibungsmodifikatoren für das gesamte Netz von Nutzen sein. Nuneaton weist eine Rendite von 12.000 Pfund pro Jahr und Reading von geschätzten 100.00 Pfund pro Jahr auf.

Schlussfolgerung

Das KELTRACK TOR Reibungsmodifizierungssystem kann die Lebensdauer von Weichen erheblich verlängern. Es wird erwartet, dass die Verbesserung mindestens 650 Prozent beträgt, wie in Nuneaton demonstriert. Erreicht wird dies durch die Verringerung des Anstellwinkels zwischen Rad und Schiene durch die Weiche, so dass die Kontaktkräfte stark reduziert oder ganz eliminiert werden.