Case Study: Oberflächenbearbeitung mit dem Wasserstrahl: Schienenreinigung
Einführung und Projektübersicht
Das Herbstlaub fällt entweder direkt auf den Schienenkopf oder wird durch fahrzeuginduzierten Luftstrom umverteilt. Dieses organische Material reagiert und bindet sich am Schienenkopf, bildet eine schwarze Schicht, die zu ultraniedrigen Reibungsbedingungen führt. Ein neuartiges Schienenkopfreinigungssystem mit abrasivem/Wasserstrahl wurde entwickelt, um dieses Problem anzugehen. Das System wurde während eines vier Tage dauernden Versuchs an Bord eines Fahrzeugs der Klasse 153 der East Lancashire Railway getestet.
Eine repräsentative organische Schicht wurde simuliert, indem pulverisiertes Blattmaterial auf den Schienenkopf aufgebracht und mit einem Fahrzeug gerollt wurde, bis es sich verdunkelte und an den darunter liegenden Stahl band. Die Reinigungsleistung wurde unter Verwendung eines tragbaren Schienenkopf-Tribometers von Rivelin Rail, Schienenkopf-Bildgebung und Schichtdicke-Daten quantifiziert.
Projektbeschreibung
Schienenkopfvorbereitung
Die Schienenkopfvorbereitung wurde durchgeführt, um einen repräsentativen Grad an Laubverschmutzung zu schaffen und die während der Herbstsaison erforderliche Reinigung bei niedriger Reibung zu simulieren. Gemischte frische Ahornblätter wurden nach leichtem Schleifen auf den Schienenkopf gelegt, um blanken Stahl freizulegen, gefolgt von einem Rollen mit einem Pacer-Fahrzeug, um die Blattschicht zu verdunkeln und am Stahl zu binden.
Schienenkopfmessungen
Das tragbare Schienenkopf-Tribometer von Rivelin Rail maß die Reibung am Schienenkopf, indem es magnetisch am Schienenkopf befestigt und ein rotierendes Stahlrad verwendete (dieses Rad repliziert ähnliche Drücke wie der tatsächliche Kontakt eines Zugrads/Schienenkontakts, 700 MPa). Reibungsmessungen wurden vor und nach jedem Reinigungsvorgang durchgeführt. Es wurden auch Messungen der Schichtdicke mittels Wirbelstrom durchgeführt, um die Effektivität der Reinigung zu bewerten.
Schienenkopfreinigung
Ein Fahrzeug der Klasse 153, ausgestattet mit dem neuartigen Schienenkopfreinigungssystem, wurde für Reinigungsfahrten bei festgelegten Geschwindigkeiten eingesetzt. Das Reinigungssystem arbeitete mit 750 bar und verwendete abrasive Partikel und Wasser.
Zusammenfassung
Die typische Testmethode umfasste das Schleifen der Schienenoberfläche, die Messung des nassen Basis-Reibungskoeffizienten, das Auftragen von Blattpulver, das Rollen mit einem Pacer, das Reinigen mit dem Klasse-153-Fahrzeug und das Messen der Reibungskoeffizienten nach jedem Reinigungsvorgang.
Ergebnisse
Die Reibungsmessungen zeigten nach dem ersten Reinigungsdurchgang einen statistisch signifikanten Anstieg, mit durchschnittlichen Koeffizienten über 0,09 an allen Testtagen, was als der Mindestwert für das Bremsen unter typischen Betriebsbedingungen gemäß dem GB-Fahrplan betrachtet wird. Dieser Anstieg der Reibung bestätigt die Wirksamkeit, dass die neuartige Technologie effektiv ist, um Probleme mit niedriger Haftung aufgrund von Verschmutzungsansammlungen zu beseitigen.
Schlussfolgerungen
Die Schienenkopf-Laubschicht, repräsentativ für Herbstbedingungen, wies ultraniedrige Reibungskoeffizienten auf. Das innovative abrasive/Wasser-Reinigungssystem führte zu einem signifikanten Anstieg der Reibung und erfüllte damit die betrieblichen Bremsanforderungen. Weitere Forschungen könnten die Reibungskoeffizienten vor und nach der Reinigung durch einen Standard-Schienenkopf-Behandlungszug vergleichen, um die Leistung der neuartigen Technologie gegenüber traditionellen Methoden zu bewerten. Diese Fallstudie hebt die Wirksamkeit der entwickelten Schienenkopfreinigungstechnologie hervor und bildet eine Grundlage für zukünftige Untersuchungen zur Standardisierung und Verbesserung von Schienenkopfreinigungstechnologien.
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