EI – DER EISENBAHNINGENIEUR | Ausgabe 03/2012
Zur Reduktion der Schlupfwellenbildung
Intensive Untersuchungen im Netz der ÖBB zeigen den Vorteil von elastischen Komponenten und höherfesten Schienenstählen auf das Verschleißverhalten in engen Gleisbögen. Einerseits weisen die neuen Komponenten eine deutliche Standzeitverlängerung auf, andererseits kann durch eine optimierte Dimensionierung des Gleises auch die Schlupfwellenbildung in Gleisbögen mit einem Radius R 400 m fast vollständig gehemmt werden. Schlupfwellen entstehen durch Schwebungseffekte zwischen den Radsätzen und dem Gleisrost. Infrastrukturseitig wird die Schlupfwellenbildung durch das Auftreten von Schwellenhohllagen begünstigt. An Stellen mit nicht satt aufliegenden Schwellen beginnt der Gleisrost verschiedene Eigenschwingungen auszubilden, die sich mit den Eigenschwingungen der darüber rollenden Achsen überlagern und zum zyklischen Auf- und Absetzen der Räder an der Schienenoberfläche führen. Diese Schwebungsvorgänge verursachen die Bildung der charakteristischen Schlupfwellenmuster an den bogeninneren Schienen mit einer typischen Wellenlänge zwischen 15 cm und 25 cm. In Bogengleisen mit einer fortgeschrittenen Schlupfwellenbildung werden die Standzeiten der Gleiskomponenten deutlich herabgesetzt – dies gilt insbesondere für das Schotterbett – des Weiteren sind diese Gleise um bis zu 15dB lauter als schlupfwellenfreie Gleise. Schwellenbesohlungen hemmen die Hohllagenbildung, elastische Schienenbefestigungen führen zur Schwingungsentkopplung der teilweise frei schwingenden Schwellen und dem Radsatz, die höherfesten Schienenstähle weisen eine generelle Verschleißminderung auf. Werden bei der Dimensionierung der Bogengleise diese Elemente in richtiger Weise miteinander kombiniert und so das Systemverhalten des Gleises insgesamt optimiert, ist es möglich die Schlupfwellenbildung fast vollständig zu eliminieren.