EP2886714B1

EP2886714B1 - Prallblech mit Schutzbeschichtung für eine Schienenschleifmaschine

Info

Publication number: EP2886714B1
Application number: EP13197828.0A
Authority: EP
Inventors: Malte Evers; Sabine Arndt
Original assignee: Vossloh High Speed Grinding GmbH
Current assignee: Vossloh High Speed Grinding GmbH
Priority date: 2013-12-17
Filing date: 2013-12-17
Publication date: 2017-09-27
Anticipated expiration: 2033-12-17
Also published as: EP2886714A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schleifbearbeiten von Schienen im Gleis während einer Überfahrt mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Im Gleis verlegte Schienen unterliegen aufgrund der steten Überfahrten von schnell fahrenden und/oder schwergewichtigen Zügen einem spürbaren Verschleiß. Dieser Verschleiß äußert sich zunächst häufig in einer Riefen- bzw. Riffelbildung sowie in der Ausbildung von Mikrorissen. Wird diesem Verschleiß nicht durch eine regelmäßige Wartung entgegengewirkt, so kann er sich zu einer massiven Schädigung der Schienen fortentwickeln und so eine erhebliche Gefahr für die Sicherheit des weiteren Schienenverkehrs darstellen, bis hin zu der Gefahr eines Schienenbruches und daraus folgenden Entgleisungen.
Um solchen Gefährdungen vorzubeugen und dem Verschleiß entgegenzuwirken bzw. verschlissene Schienen zu überholen und zu reprofilieren, wird heute als ein mögliches Verfahren eine Schleifbearbeitung der Oberfläche der Schienen, insbesondere der Fahrfläche und Fahrkanten, durchgeführt. Derartige Schleifbearbeitungen kommen insbesondere für moderne Hochgeschwindigkeitsstrecken, wie sie z.B. von dem deutschen ICE, dem französischen TGV oder dem japanischen Shinkansen befahren werden, zum Einsatz. Da derartige Schleifbearbeitungen an den im Gleis verlegten Schienen durchzuführen sind, die für eine solche Überholmaßnahme selbstverständlich nicht extra aus dem Gleis entfernt und in einer Schleifstation stationär beschliffen werden können, werden dafür typischerweise sogenannte Schleifzüge eingesetzt. Diese Schleifzüge haben - häufig in Schleifgestellen gehaltene - Schleifkörperanordnungen mit Schleifkörpern, die auf die Schienenoberfläche abgesenkt und über diese geführt bewegt werden.
Dabei unterscheiden sich zwei grundsätzliche Prinzipien der Schleifbearbeitung: Solche mit Schleifkörpern, die aktiv mittels eines Antriebes zur Rotation angetrieben sind und durch diese typischerweise von einem Antriebsmotor aufgebrachte Antriebskraft relativ zu der Schienenoberfläche bewegt werden und so die Schleifwirkung entfalten, und solche, bei denen die Schleifkörper frei rotierend und ohne eigenen Antrieb aufgehängt sind und nur aufgrund der Fortbewegung der Schleifvorrichtung auf der Schiene und durch eine Schrägstellung der Rotationsachse relativ zur Schienenlängsrichtung in Rotation versetzt werden und so die Schleifwirkung erzeugen.
Für die erste Variante kommen sowohl Topfschleifkörper in Betracht, die um eine Längsachse, die im Wesentlichen senkrecht zu der Schienenoberfläche angesetzt wird, rotieren, aber auch Umfangsschleifkörper mit Rotationsachsen, die in einer im Wesentlichen zu einer Schleiffläche parallelen Ebene geführt sind. Ein mögliches Beispiel solcher Systeme mit angetriebenen Schleifkörpern ist in der EP 0 843 043 A1 offenbart.
Eine nach dem zweiten Prinzip der nicht aktiv angetriebenen Schleifkörper arbeitende Vorrichtung bzw. ein solcher Schleifzug ist in der EP 0 708 205 A1 beschrieben. Dort sind die Schleifkörper rotationssymmetrisch als Umfangsschleifkörper gebildet und rotieren um eine Schleifkörperdrehachse frei, ohne durch einen Motor oder dgl. Antrieb zu einer solchen Rotation angetrieben zu werden. Mit auf die Schienenoberfläche abgesenkten und gegen diese gedrückten Umfangsschleifkörpern bewegt sich der Schleifzug nun vorwärts, wobei die Umfangsschleifkörper mit ihren Rotationsachsen in einem spitzen Winkel zur Schienenlängsrichtung gestellt sind, so durch eine Relativbewegung zu einer Rotation angetrieben werden und dabei eine Schleifwirkung entfalten und einen entsprechenden Abtrag der verschlissenen Oberfläche der Schiene besorgen. Anders als bei einem Arbeiten mit aktiv angetriebenen Schleifkörpern, das Fahrgeschwindigkeiten der Schleifzüge nur im Bereich des Schritttempos erlaubt, kann ein nach dem zweiten Prinzip arbeitender Schleifzug sich mit vergleichsweise großer Geschwindigkeit fortbewegen; hier können Geschwindigkeiten von etwa 80 km/h erzielt werden.
Unabhängig von dem zum Einsatz gebrachten Schleifprinzip besteht bei einer derartigen Bearbeitung von Schienen das Problem, dass Abriebpartikel von der Bearbeitungsfläche fortgeschleudert werden, in der Regel quer zur Fahrtrichtung nach außen. Diese Abriebpartikel bestehen zum einen aus Stahlpartikeln, die von der Schienenoberfläche abgeschliffen sind, zum anderen aus Partikeln des Schleifkörpers, z.B. Korund bzw. Teilchen der die Schleifkörper verbindenden Bindermasse, z.B. ein Harz. Diese Abriebpartikel sind aufgrund der Schleifbearbeitung und der durch die starke Reibung während dieser Bearbeitung entstehenden hohen Temperaturen sehr heiß, werden nicht selten als glühende Funken von der Schleifstelle fortgeschleudert.
Um einerseits einen Eintrag dieses Materials in die Umwelt per se zu verhindern, um andererseits aber insbesondere Brandgefahren und weitere Gefährdungen aufgrund der als heiße Funken in die Umwelt austretenden Partikel zu begegnen, weisen bekannte Vorrichtung zum Schleifbearbeiten von Schienen im Gleis während einer Überfahrt Mittel zum Abfangen bzw. Zurückhalten dieser Partikel auf, wobei diese Mittel vielfach durch Abschirmelemente gebildet sind.
So stellt die Anmelderin selbst nach dem in der EP 0 708 205 A1 beschriebenen Schleifprinzip arbeitende Schleifzüge her und hat solche im Einsatz, bei denen entsprechende Abschirmelemente in Form von Prallblechen seitlich der Schleifkörperanordnungen und im Betrieb rechts und links der zu beschleifenden Schiene angeordnet sind, welche Prallbleche im Betrieb bis zum Niveau der Schiene abgesenkt sind und diese Schiene möglichst dichtend umschließen, ohne jedoch an dieser anzustoßen. Diese Prallbleche sind dabei derzeit aus Metall, teilweise aus Edelstahl gebildet, da dieses Material sowohl den mechanischen Belastungen der mit hoher Energie und hohem Impuls anströmenden Partikel standhalten können muss, als auch den hohen thermischen Belastungen. Denn die Temperatur, mit der die Funken und Abriebpartikel gegen die Parallelbleche strömen, liegt nicht selten bei 1.000°C und darüber.
Es hat sich nun aber gezeigt, dass die Verwendung von Metall, insbesondere einem Edelstahl für das Material der Prallbleche Probleme aufwirft:
So sind zum einen ein entsprechendes Prallblech aus Edelstahl durch die hohe thermische Belastung (das Prallblech erhitzt sich aufgrund der auftreffenden heißen Funken erheblich, teilweise bis zur Rotglut) erhöhte Verschleißerscheinungen der Prallbleche zu beobachten. Insbesondere verwindet und verwirft sich das Material, so dass es bereits nach kurzer Standzeit nicht mehr die plane und ebene Form eines der Form nach vorgegebenen Bleches aufweist, sondern von dieser ebenen Form in nicht vorhersehbarer Weise abweicht. Insbesondere da der Bereich, in dem die entsprechenden Prallbleche in einem Außenraum des Gleises, also jenseits der Außenkante der im Gleis verlegten Schiene, mitgeführt werden kann, der sogenannte Lichtraum, sehr eng bemessen ist, können hier auftretende Verwerfungen und Verformungen der Prallbleche dazu führen, dass hier der Lichtraum weiter verletzt wird, es zu möglichen Kollisionen mit im Gleisbett angeordneten Bahneinrichtungen, z.B. Sensoren oder Schaltelementen, kommt. Auch wird eine möglichst dichte Abdichtung des Raumes, in dem die Abriebteilchen und Funken entstehen, verschlechtert, so dass ggf. vermehrt Abriebpartikel und Funken in die Umwelt gelangen können, einen unerwünschten Materialeintrag bilden und ggf., sofern das Material noch in starker Erhitzung dort angelangt, eine Brandgefahr auslösen.
Entsprechend müssen die bekannten Prallbleche aus Stahl vergleichsweise häufig gewechselt werden, haben nur kurze Lebensdauern, was den Betrieb und Unterhalt einer entsprechenden Vorrichtung deutlich kostspieliger macht, nicht nur wegen der zu beschaffenden, nachzurüstenden Prallbleche, sondern auch wegen damit verbundener Stand- und Ausfallzeiten der Vorrichtung.
Aus einem Edelstahl gefertigte Prallbleche haben sich aber auch noch aus einem weiteren Grund als nachteilig erwiesen. In verschiedenen Bahnnetzen, so in dem Bahnnetz der deutschen Bundesbahn, sind magnetisch arbeitende Sensoren angeordnet, die Räder vorbeifahrender Züge aufgrund der magnetischen Eigenschaften der metallischen Radreifen erkennen und wahrnehmen, die sogenannten Radzähler. Mit diesen werden einzelne Streckenabschnitte überwacht, und es wird insbesondere abgeglichen, ob ein Zug, der mit einer gezählten Anzahl von Rädern auf einem ersten Streckenabschnitt detektiert worden ist, mit der entsprechenden Anzahl von Rädern auch in einem Folgeabschnitt, in den dieser überführt werden sollte, anlangt. Kommt es hier zu einer Differenz, wird in dem Bahnnetz eine Warnung ausgegeben, die dem Streckenleit- und Betriebspersonal angezeigt wird, die Aktionen erfordert, bis hin zu einer Sperrung des fraglichen Streckenabschnittes. Auf diese Weise sollen z.B. Wagenentgleisungen oder abgekoppelte Wagen rechtzeitig erkannt werden, um damit etwaige Unfälle mit im Gleis verbliebenen Wagen oder dgl. zu verhindern.
Es hat sich nun herausgestellt, dass derartige magnetische Sensoren auch auf die Prallbleche, die in Detektionsentfernung der Sensoren an diesen vorbeigeführt werden, reagieren und - dies nicht immer reproduzierbar - eine Radzählung auslösen. So kann es insbesondere geschehen und ist auch bereits vorgekommen, dass hier Zählunterschiede auftreten, je nachdem, wie die in den Streckenabschnitten angeordneten Sensoren auf die Prallbleche reagieren. Derartige Fehlzählungen und Ungenauigkeiten sind für den Betrieb des Streckennetzes natürlich erheblich störend, so dass hier von Seiten der Bahnnetzeigentümer bzw. -betreiber Verbesserungen gefordert werden.
Die Erfinder haben diesbezüglich verschiedentliche Überlegungen und Versuche unternommen. Versuche, hier mit einem nicht ferromagnetischen Metallmaterial als Ersatz für den Stahl eine Verbesserung zu erreichen, sind hinsichtlich der Fehlzählungen der sogenannten Radzähler gescheitert. Es hat sich herausgestellt, dass selbst solches Material in den Sensoren Fehldetektionen verursacht hat. Im Übrigen konnten mit einem solchen Material keine wesentlichen Verbesserungen der Standfestigkeit der Prallbleche erzielt werden.
Weitere Versuche der Erfinder, hier mit keramischen Materialien zu agieren, die bekanntermaßen hitzebeständig sind und auf die Magnetsensoren nicht reagieren, erbrachten ebenfalls keinen Durchbruch. Insbesondere hat sich herausgestellt, dass keramische Materialien gerade bei solchen Vorrichtungen zum Schleifbearbeiten von Schienen bzw. Schleifzügen, die nach dem Prinzip nicht motorisch angetriebener Schleifkörper arbeiteten und entsprechend schnell im Gleis fahren, zu bruchanfällig waren. Zwar konnten Fehlsignale der magnetisch wirkenden Sensoren ausgeschlossen werden, allerdings ergaben sich noch schlechtere Standzeiten entsprechend mit einem keramischen Material bestückter bzw. aus einem solchen gebildeter Abschirmelemente.
In der DE 100 20 314 C1 ist eine Schienenschleifmaschine mit Mitteln zum Staub- und Funkenschutz offenbart. Als Mittel zum Staub- und Funkenschutz dienen bei der hier offenbarten, nach dem eingangs zuerst erläuterten Schleifprinzip arbeitenden Schienenschleifmaschine, Jalousien, die aus einem hitzebeständigen, flexiblen Kunststoff oder aus Gummi bestehen und schleifraumseitig mit einer nicht brennbaren Schicht versehen sind. Genauere Materialangaben zu der nicht brennbaren Schicht sind in dieser Vorveröffentlichung nicht genannt.
Hier eine Verbesserung zu bringen, insbesondere also eine Vorrichtung zum Schleifbearbeiten von Schienen im Gleis während einer Überfahrt anzugeben, welche verbesserte Abschirmelemente dahingehend aufwies, als dass diese höhere Standzeiten ermöglichen und zum anderen die Beeinflussung magnetischer Sensoren im Gleis und von diesen vorgenommene Fehlmessungen ausschließen, war Aufgabe der vorliegenden Erfindung.
Diese Aufgabe wird überraschenderweise gelöst durch eine Vorrichtung zum Schleifbearbeiten von Schienen im Gleis während einer Überfahrt mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Weiterbildungen einer solchen Vorrichtung gemäß der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 10 angegeben.
Die Erfinder haben nach langen Versuchsreihen mit ganz unterschiedlichen Materialien herausgefunden, dass überraschend Laminatmaterial aus einem mit Mineralpartikeln verstärkten Kunstharz den hohen thermischen und mechanischen Belastungen durch anfliegende Abriebpartikel und Funken, wie sie beim Schleifbearbeiten von im Gleis verlegten Schienen entstehen, mit guter Robustheit standhalten kann. Entsprechend hat sich für eine Vorrichtung herausgestellt, dass jedenfalls ein Abschirmelement, welches diese Vorrichtung zum Zurückhalten und Abfangen von beim Schleifen entstehenden Abriebpartikeln aufweist, zumindest an seiner einem entsprechenden Anflug von Abriebpartikeln und Funken ausgesetzten Oberfläche ein solches Material enthält. Die Vorrichtung kann dabei mit Vorteil mehrere solchermaßen gebildete Abschirmelemente enthalten, insbesondere in einer Weise, dass diese den Schienenverlauf in dem Abschnitt, in dem die Schleifbearbeitung stattfindet, weitgehend zumindest zeitlich umschließen, um so in einem definierten Raum die Abriebpartikel und Funken zurückzuhalten, die dann über eine mit Vorteil vorgesehen Absaugung abgesaugt und in bekannter Weise z.B. mit Filtertechnik zurückgehalten und auf der Vorrichtung eingebunkert werden können für eine umweltgerechte und fachgerechte Entsorgung, oder eine mögliche Wiederverwendung, sofern eine solche sich anbietet.
Grundsätzlich kann das Abschirmelement auch insgesamt aus dem wie beschrieben gebildeten Laminatmaterial bestehen.
Mit besonderem Vorteil kann das Laminatmaterial aus mit Glimmerpartikeln verstärktem Silikonharz gebildet sein. Hier kommt insbesondere ein Material in Frage und hat sich als sehr gut geeignet herausgestellt, welches durch Verpressen mehrerer Lagen mit Silikonharz imprägnierten Glimmerpapiers unter hohem Druck und Temperatur hergestellt wird. Die Anmelder haben hier mit einem von der Firma AGK Hochleistungswerkstoffe GmbH aus Dortmund, Deutschland, unter der Markenbezeichnung "K-Therm^® AS M" am Markt angebotenen Material gute Erfahrungen gemacht, wobei spezifisch auf ein besonderes Material dieser Gruppe mit der Bezeichnung "K-Therm^® AS 600 M" zurückgegriffen worden ist. Bei diesem Material handelt es sich um ein aus mit Silikonharz imprägniertem Glimmerpapier unter hohem Druck und Temperatur hergestelltes Laminatmaterial. Als Glimmer kommen bei diesem Material solche unterschiedlichster Kristallstruktur zum Tragen, insbesondere sind in der Mischung Muskovite sowie Phlogopite enthalten. Dabei entstehen Elemente, die mit Glimmerfasern verstärkt, diese Fasern bzw. Plättchen in eine glasartige Matrix eingebunden enthalten, wobei durch das Übereinanderlegen der getränkten Papiere ein schichtartiger Laminataufbau gegeben ist. Dieses Material, das von dem Hersteller als Wärme- und elektrischer Spannungsisolator angeboten wird, wird vom Hersteller als für Einsatztemperaturen bis 800°C geeignet ausgewiesen und kommt laut Herstellerangaben für den Einsatz in Wärmedämmplatten für beheizte Pressen in der Holz- und Kunststoffverarbeitung, für Elektroisolierungen und für Lichtbogenöfen, für Isolierteile von Induktionsanlagen, für Verschleißteile für den Heißglastransport sowie für elektrisch und thermisch isolierende Bauteile diverser Arten zum Einsatz.
Für einen Einsatz als Material für Abschirmelemente zum Abfangen und Zurückhalten von beim Schleifen von im Gleis verlegten Schienen während einer Überfahrt entstehenden Abriebpartikeln und Funken, die mit deutlich über 800°C liegenden Temperaturen und hohem Impuls auf die Oberfläche des Abschirmelementes auftreffen, ist im Zusammenhang mit diesem Material bis dahin nichts bekannt, auch der Hersteller konnte bezüglich der Tauglichkeit dieses Materials für einen solchen Einsatz den Erfindern keine positive Zusage geben.
Die Erfinder haben dieses Material dennoch erprobt und dabei, wie bereits erwähnt, festgestellt, dass ein entsprechendes Material sich überraschenderweise hervorragend für den genannten Einsatzzweck eignet, auch den deutlich über den Höchstwerten der Herstellerangaben liegenden hohen Temperaturen der anströmenden Funken und Partikeln standhält wie auch der entsprechenden mechanischen Belastung. Insbesondere hat sich gezeigt, dass mit aus bzw. mit entsprechendem Material gebildeten Abschirmelementen weitaus höhere Standzeiten dieser Elemente erzielt werden können, als dies mit den bekannten Prallblechen aus Stahl oder anderen metallischen Werkstoffen der Fall ist. Dabei hat sich auch gezeigt, dass das Material nicht nur thermischen und mechanischen Beanspruchungen aufgrund der anströmenden Abriebpartikel und Funken standhält, sondern zudem den auftretenden mechanischen Belastungen, die während der Vorwärtsfahrt einer entsprechenden Vorrichtung zum Schleifbearbeiten von Schienen im Gleis während einer Überfahrt über die zu beschleifenden Schienen und damit verbundenen Stößen einhergehen. Insbesondere bei den nach dem oben dargestellten zweiten Prinzip mit nicht motorisch angetriebenen Schleifkörpern arbeitenden Vorrichtungen, die mit Geschwindigkeiten von z.B. 80 km/h vergleichsweise schnell über die Schienen fahren, sind derartige mechanische Beanspruchungen hoch. Dieses Material wurde zuvor jedoch nur stationär eingesetzt, war vom Hersteller nicht hinsichtlich seiner Eignung in einem dynamischen Einsatz mit entsprechenden mechanischen Belastungen erprobt, schon gar nicht mit solchen Fahrgeschwindigkeiten wie 80 km/h, und auch für derartige Einsätze nicht ausgewiesen. Auch hier haben die Erfinder herausgebracht, dass das Material sich sehr gut eignet, aufgrund einer, wie die Erfinder vermuten durch die Laminatstruktur bedingten, gewissen Flexibilität bei gleichbleibender Durabilität.
Das Material beeinflusst darüber hinaus nicht im Gleis angeordnete magnetisch wirkende Sensoren, wie z.B. die eingangs beschriebenen Radzähler, so dass aufgrund der zuvor verwendeten metallischen Prallbleche hervorgerufene Fehlzählungen unterbleiben.
Zusätzlich kann ein in der erfindungsgemäßen Weise aus dem Laminatmaterial genannten Materialzusammensetzung gebildetes bzw. mit diesem versehenes Abschirmelement, welches in der Vorrichtung zum Schleifbearbeiten von Schienen im Gleis während einer Überfahrt zum Einsatz gelangen kann, im Wesentlichen plattenförmig gebildet sein. Das Material, wie es die Erfinder von dem genannten Hersteller bezogen haben, war stets in der gewünschten Form, typischerweise als flache plattenförmige Elemente hergestellt. Es hat sich durch von den Erfindern initiierte Versuche aber auch herausgestellt, dass sich dieses Material nach der Herstellung als Laminat noch verformen lässt, z.B. durch Umbiegen von Kanten. Auch dies ist eine besondere Eigenschaft, die das Material für die Verwendung in der erfindungsgemäßen Weise geeignet sein lässt, da somit spaltverkleinernde Abschlusskanten und -kröpfungen und dgl. Strukturen nachträglich in entsprechende Materialplatten eingebracht und eingeformt werden können.
Für die Einsatzzwecke als Abschirmelement eignen sich entsprechende plattenförmige Elemente mit Materialstärken von 5 bis 20 mm, insbesondere von 6 bis 15 mm. Mit einer solchen Materialstärke sind die Abschirmelemente ausreichend stabil verwindungssteif, andererseits aber auch leicht und ragen nicht übermäßig in den Raum neben der Schiene, wenn sie auf der Vorrichtung zur Schleifbearbeitung zum Einsatz kommen.
Wird, wie dies mit besonderem Vorteil vorgesehen sein kann, ein Schleifkörpergestell der Vorrichtung zu beiden Seiten mit einem aus dem erfindungsgemäß verwendeten Laminatmaterial bestehenden bzw. mit einem solchen Material bestückten Abschirmelementen versehen, so kann mit Vorteil die entsprechende aus dem Abschirmelementen gebildete Abschirmung trogartig sich von der Unterseite her nach oben weiten. Dabei kann insbesondere eine dem jeweils gegenüberliegenden Abschirmelement zugewandte Abwinklung an einer der Schienen zugewandte Unterkante der Elemente vorgesehen sein, um einen dort auftretenden Spalt zwischen der Schiene und dem Abschirmelement möglichst klein zu belassen. Durch eine solche trogartige und insgesamt abgeschirmte Bauweise der Abschirmung werden entstehende Abriebpartikel und Funken besonders sicher zurückgehalten und können einer optional, jedoch mit Vorteil, vorhandenen Absaugung zum Erfassen der Abriebpartikel und Funken zugeleitet bzw. von dieser erfasst werden.
Mit Vorteil sind ferner Mittel zum Heben und Senken des wenigstens einen Abschirmelementes vorgesehen, mit denen dieses relativ zu dem Fahrgestell in einer abgesenkten bzw. angehobenen Position gehalten und dazwischen verfahren werden kann. Dies kann insbesondere von Bedeutung sein, wenn im Gleis im Verlaufe der zu bearbeitenden Schienen Hindernisse, wie z.B. Radlenker von Weichen, befindlich sind, an denen die Abschirmelemente nicht in abgesenktem und die Abschirmung bildenden Zustand vorbeigeführt werden können. Dann kann - sei dies manuell oder sei dies ausgelöst durch eine Sensorik und entsprechende Signalverarbeitung - ein betroffenes Abschirmelement mit den Mitteln angehoben und nach Passieren einer derartigen "Blockadestelle" wieder abgesenkt werden. Zwar treten dann in dem Bereich, in dem das Abschirmelement angehoben ist, womöglich einige beim Schleifen entstehende Partikel oder Funken in die Umgebung aus, allerdings wird das Abschirmelement selbst nicht gefährdet, kann nach Überfahren des kurzen Gleisabschnittes mit der Vorrichtung wiederum abgesenkt werden, um dann weiter einem sicheren Rückhalt und Abfangen der abgehenden Abriebpartikel und Funken zu dienen.
Mit besonderem Vorteil ist die Vorrichtung, in der die neuartige aus dem genannten Laminatmaterial gebildete bzw. mit diesem versehene Abschirmelement zum Einsatz kommt, eine solche, die nach dem oben beschriebenen zweiten Prinzip arbeitet, also demjenigen mit unter spitzem Winkel zur Schienenlängsrichtung angeordneten, frei drehenden und nicht motorisch angetriebenen Schleifkörpern arbeitet. Insbesondere bei einer solchen Vorrichtung hat sich der Einsatz des von den Erfindern gewählten Materials für die Abschirmelemente als von besonderem Vorteil erwiesen.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Figuren. Dabei zeigen:

Figur 1: schematisch eine Darstellung zur Erläuterung des Wirkprinzips des Beschleifens von Schienenoberflächen mittels frei rotierender, nicht aktiv angetriebener rotationssymmetrischer Schleifkörper mit gegenüber der Schienenlängsrichtung in einem spitzen Winkel eingestellter Rotationsachse;
Figur 2: schematisch die Darstellung eines Schleifaggregates einer Vorrichtung zur Schleifbearbeitung der Oberfläche von im Gleis verlegten Schienen, welche mit dem in Fig. 1 dargestellten Schleifprinzip arbeitet, mit einem an dem Schleifaggregat angeordneten Haltebalken und einer daran angeordneten Schleifkörperreihe;
Figur 3: in einer Darstellung relativ zur Schiene ein Abschirmelement einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in zwei unterschiedlichen Positionen, einmal angehoben (in durchgezogenen Linien) und einmal abgesenkt in Richtung der Schien (in gestrichelten Linien) sowie einen Doppelpfeil zur Veranschaulichung der möglichen Anstell- bzw. Abhebbewegungen;
Figur 4: in einer Querschnittsansicht schematisch einen über die Schiene abrollenden und dabei eine Schleifbearbeitung ausführenden Umfangsschleifkörper der der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit zu beidem Seiten der Schiene angeordneten und in einer abgesenkte Gebrauchsstellung befindlichen Abschirmelementen zum Abfangen und Zurückhalten von beim Schleifen entstehenden Abriebpartikeln sowie sich an die Abschirmelemente anschließenden Absaugkanälen.

In den Figuren sind das bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung genutzte Schleifprinzip und die für die Erfindung wesentlichen vorrichtungsseitigen Umsetzungen und Merkmale schematisch veranschaulicht. Anhand dieser Figuren wird die Erfindung nachfolgend in einem möglichen Ausführungsbeispiel bzw. in möglichen Ausführungsvarianten beschrieben. Bei den Figuren handelt es sich um bloße Skizzendarstellungen, die weder maßstabsgerecht sind, noch etwa als vollständige Konstruktionszeichnungen dienen sollen.
Figur 1 zeigt zunächst noch einmal in einer Prinzipdarstellung die Wirk- bzw. Funktionsweise der Schleifbearbeitung einer im Gleis verlegten Schiene S mit einem Schleifkörper 1, der um eine Schleifkörperdrehachse 2 frei rotierend gelagert ist und unter einem spitzen Winkel α zur Schienenlängsrichtung SL in einer Fahrtrichtung F fortbewegt wird. Durch eine Kombination dieser Fortbewegung in Fahrtrichtung F und der Ausrichtung der Schleifkörperdrehachse 2 in einem spitzen Winkel α zur Schienenlängsrichtung SL (die mit der Fahrtrichtung F parallel liegt) wird der Schleifkörper 1, der rotationssymmetrisch zur der Schleifkörperdrehachse 2 ist, in eine Rotation versetzt, die zugleich zu einer Relativgeschwindigkeit zwischen einer Schleifkörpermantelfläche 3 und einer Schienenoberfläche SO der Schiene S führt. Diese Relativbewegung führt ihrerseits zu einer Abschleifwirkung, die sich in einem Abschliff in einem Schliffbereich SB der Schienenoberfläche SO äußert. Durch diesen Abschliff werden in dem Schliffbereich SB dort zuvor vorhandene Defekte wie Riefen, Riffel oder Mikrorisse entfernt, wird die Schienenoberfläche SO plangeschliffen.
In der Figur 1 ist zur besseren Orientierung auch der Schienenfuß SF bezeichnet, der in Einbaulage im Gleis in einer vertikal untersten Position auf den Schwellen verankert angeordnet ist.
Die in Figur 1 bezeichnete und beschriebene Wirkweise ist dabei diejenige, die in der eingangs bereits genannten EP 0 708 205 A1 beschrieben ist. In Figur 2 ist in einer stark schematisierten Darstellung eine Prinzipskizze eines Schleifaggregates 4 gezeigt, welches Bestandteil einer Vorrichtung zur Schleifbearbeitung von im Gleis verlegten Schienen während einer Überfahrt ist und nach dem oben anhand von Figur 1 beschriebenen Wirkprinzip arbeitet. Dieses Schleifaggregat 4 weist an einem Fahrgestell Schienenräder 5 auf, mit denen es über die zu beschleifende Schiene S hinweg fährt. Ein solches Schleifaggregat 4 ist - auch bereits beim Stand der Technik - typischerweise ein Bestandteil eines ganzen Schleifzuges, der üblicherweise mehrere solche Schleifaggregate, beispielsweise vier, aufweist, zum Beschleifen beider parallel im Gleis verlegter Schienen S. An dem Schleifaggregat 4 ist ein Schleifkörpergestell 6 angeordnet. Das Schleifkörpergestell 6 kann in vertikaler Richtung von der Schiene S abgehoben bzw. auf diese abgesenkt und gegen die Schienenoberfläche SO angedrückt werden. Die letztgenannte Position ist in der Fig. 2 gezeigt. Zum Zwecke der vertikalen Verlagerung des Schleifkörpergestells 6 sind Hub- und Druckzylinder 7 vorhanden, die nicht nur ein Anheben und Absenken des Schleifkörpergestells 6 bewirken, sondern auch eine Andruckkraft auf das Schleifkörpergestell 6 in Richtung der Schienenoberfläche SO der Schiene S ausüben. Das Schleifkörpergestell 6 enthält eine Schleifkörperanordnung 8 mit darin aufgereihten Schleifkörpern 1, die, wie in Figur 2 zu erkennen ist, in unterschiedlicher Ausrichtung in spitzem Winkel zu der Ausrichtung der Schiene S angeordnet sind.
In Figur 3 ist schematisch ein in der erfindungsgemäßen Vorrichtung angeordnetes Abschirmelement 9 mit einer hier mit zwei Gruppen gebildeten Schleifkörperanordnung von Umfangsschleifkörpern 1 (dargestellt in gestrichelten Linien). Die Abschirmelemente, von denen in Figur 3 nur eines, in Figur 4 aber zwei gezeigt sind, enthalten jedenfalls auf einer einem Anflug von beim Schleifen entstehenden Abriebpartikeln AP (vergleiche Figur 4) ausgesetzten Oberfläche ein Laminatmaterial aus einem mit Mineralpartikeln (dies können Mineralfasern, aber auch Mineralpartikel von anderer Form sein) verstärkten Kunstharz bzw. sind zumindest an einer solchen Oberfläche aus einem derartigen Material gebildet. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel bestehen die Abschirmelemente 9 insgesamt aus einem solchen mit Mineralpartikeln verstärkten Kunstharzlaminat. Ein erfindungsgemäß verwendetes Material hat sich als einerseits ausreichend hitze- und abriebbeständig erwiesen, um dem anprallenden Funkenanflug der Abriebpartikel AP (vgl. Figur 4) ausreichend lange standzuhalten. Andererseits ist dieses Material auch ohne störenden Einfluss auf mit magnetischen Effekten arbeitende Sensoren im Gleisbereich, wie z.B. Radzähler.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Laminatmaterial aus mit Glimmerpartikeln verstärktem Silikonharz gebildet. Insbesondere ein aus mit Silikonharz imprägniertem Glimmerpapier unter hohem Druck und Temperatur hergestelltes Laminatmaterial hat sich als geeignet erwiesen und wurde für die Ausführungsbeispiele verwendet. Dabei hat sich das von der Firma AGK Hochleistungswerkstoffe GmbH aus Dortmund, Deutschland, unter der Markenbezeichnung "K-Therm^® AS M" am Markt angebotene Laminatmaterial dieser Machart als besonders gut gebräuchlich erwiesen und wurde in den bevorzugten Ausführungsbeispielen verwendet, hierbei besonders bevorzugt speziell ein Material mit der Bezeichnung "K-Therm ^® AS 600 M".
Das plattenförmige Material wurde zu den Abschirmelementen 9 geformt, die im Wesentlichen ebenfalls plattenförmig waren mit Abkantungen 13 (vgl. Figur 4) an ihren im Betrieb in einem unteren Bereich dem Kopf der Schiene S benachbarten Kanten. Die Materialstärke dieser Platten betrug in dem Ausführungsbeispiel zwischen 5 und 20 mm, mit besonders gutem Erfolg zwischen 6 und 15 mm. In Figur 3 ist insbesondere auch die Tatsache zu erkennen, dass die Abschirmelemente 9 (hier ist nur eines der beidseits der Schiene geführten und in der Vorrichtung angeordneten Abschirmelemente 9 gezeigt) in ihrer jeweiligen Höhenposition verlagerbar sind. Dies ist durch den Doppelpfeil D angedeutet, wobei in durchgezogenen Linien das Abschirmelement 9 in einer schräg nach oben außen (von der Schiene weg) angehobenen, in den gestrichelten Linien in einer abgesenkten Position (der Arbeitsposition) gezeigt ist.
In dieser Figur auch dargestellt ist, dass die Abschirmelemente 9 insbesondere Auflagekanten aufweisen können, hier mit 10 gezeigt, jeweils eine Auflagekante 10 an jedem Stirnende, mit denen diese auf an der Vorrichtung fest angeordneten Ablage- oder Anschlagstrukturen, hier Anschlägen 11, im abgesenkten Zustand (der gestrichelt dargestellten Position) abgelegt bzw. aufgelastet werden können, um so eine definierte und stabile Position des Abschirmelementes 9 in der abgesenkten Position zu erhalten, so dass der Bereich um die Schiene S möglichst reproduzierbar und eng abdichtend von den Abschirmelementen 9 umschlossen werden kann, um so nach Möglichkeit den gesamten Partikelabrieb zu erfassen und ein Austreten der Partikel in die Umwelt zu verhindern. Die Anschläge 11 sind oberhalb des Niveaus der Schiene S am Rahmen des Schleifgestells (hier nicht gezeigt) festgelegt und bleiben somit im Betrieb relativ zu der Schienenoberseite, also in vertikaler Richtung, ortsfest. Auf diesen Anschlägen 11 wird das Abschirmelement 9 im abgesenkten Zustand mit seinen Auflagekanten 10 in definierter Lage abgesetzt. Dadurch wird zum einen eine präzise Ausrichtung des Abschirmelements 9 im abgesenkten Zustand erreicht, zum anderen aber auch eine gewisse Stabilisierung dieses Elementes und auch eine Fixierung desselben im abgesenkten Zustand.
Insbesondere kann, wie in Figur 4 gezeigt im oberen Bereich der Abschirmelemente 9 ein Anschluss 12 für eine Absaugung (veranschaulicht durch die Pfeile P) liegen, so dass die durch die Abschirmelemente 9 in diesem Bereich zurückgehaltenen Partikel abgesaugt und in einer Auffangvorrichtung auf der Vorrichtung zu Schleifbearbeitung der Schienen aufgefangen und gesammelt werden können zum Zwecke einer ordnungsgemäßen Entsorgung.
Zu erkennen ist in den Figuren 3 und 4 auch, dass die Abschirmelemente 9 trogartig gebildet sind mit sich ausgehend von der Schiene S schräg aufweitenden Oberflächen. Durch diese Ausgestaltung werden auf die Abschirmelemente 9 auftreffende Partikel von dem Schienenkopf weg in einen oberen Abschnitt gelenkt, wo sich die dort anordnete Absaugung mit dem Anschluss 12 anschließt und die Partikel abfängt.

Bezugszeichenliste

1: Umfangsschleifkörper
2: Schleifkörperdrehachse
3: Schleifkörpermantelfläche
4: Schleifaggregat
5: Schienenrad
6: Schleifkörpergestell
7: Hub- und Druckzylinder
8: Schleifkörperanordnung
9: Abschirmelement
10: Auflagekante
11: Anschlag
12: Anschluss
13: Abkantung

AP: Abrieppartikel
D: Doppelpfeil
F: Fahrtrichtung
P: Pfeil
S: Schiene
SB: Schliffbereich
SF: Schienenfuß
SL: Schienenlängsrichtung
SO: Schienenoberfläche
α: Winkel

Claims

Vorrichtung zum Schleifbearbeiten von Schienen (S) im Gleis während einer Überfahrt mit
a) einem Fahrgestell und daran angeordneten Radreifen zum Befahren der zu beschleifenden Schienen (S),

b) einem von dem Fahrgestell mitgeführten Schleifkörpergestell (6),

c) in dem Schleifkörpergestell (6) gehaltenen, um eine Schleifkörperdrehachse (2) in Rotation versetzbaren und gegen die zu beschleifende Oberfläche (SO) einer Schiene (S) anstellbaren Schleifkörpern (1)

d) sowie wenigstens einem in Laufrichtung der Radreifen gesehen seitlich neben den Schleifkörpern (1) angeordneten Abschirmelement (9) zum Abfangen und Zurückhalten von beim Schleifen entstehenden Abriebpartikeln (AP) und Funken,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Abschirmelement (9) jedenfalls an seiner einem Anflug von Abriebpartikeln (AP) und Funken ausgesetzten Oberfläche ein Laminatmaterial aus einem mit Mineralpartikeln verstärkten Kunstharz enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement (9) insgesamt aus dem Laminatmaterial aus dem mit Mineralpartikeln verstärkten Kunstharz besteht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Laminatmaterial aus mit Glimmerpartikeln verstärktem Silikonharz gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement (9) im Wesentlichen plattenförmig gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement (9) eine Stärke von 5 bis 20 mm, insbesondere von 6 bis 15 mm, aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Laufrichtung der Radreifen gesehen seitlich neben den Schleifkörpern (1) zu beiden Seiten Abschirmelemente (9) zum Abfangen und Zurückhalten von beim Schleifen entstehenden Abriebpartikeln (AP) und Funken angeordnet sind, die beide zumindest an ihren einem Anflug von Abriebpartikeln (AP) und Funken ausgesetzten Oberfläche das Laminatmaterial aus dem mit Mineralpartikeln verstärkten Kunstharz enthalten.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmelemente (9) an ihren im Betrieb der Schiene (S) zugewandten Unterseiten jeweils eine auf das jeweils gegenüberliegende Abschirmelement (9) zu gewandte Abwinkelung (13) aufweisen und gemeinsam eine trogartig sich von den Unterseiten her nach oben weitende Abschirmung bilden.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des wenigstens einen Abschirmelements (9) eine Absaugung zum Erfassen der von dem Abschirmelement (9) abgefangenen und zurückgehaltenen Abriebpartikel (AP) und Funken vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Mittel zum Heben und Senken des wenigstens einen Abschirmelements (9).
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifkörper (1) Umfangschleifkörper sind und ohne Antrieb frei rotierbar auf mit ihren Drehachsen (2) unter einem spitzen Winkel (α) zu einer Längsrichtung des Schleifkörpergestells (6), die im Wesentlichen der Laufrichtung der Radreifen entspricht, an dem Schleifkörpergestell (6) festgelegt sind.