Verfahren und Vorrichtung zum Richten einer Eisenbahnschiene in einer Rollenrichtmaschine

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Rollenrichten einer Eisenbahnschiene in einer Rollenrichtmaschine, bei dem die Schiene bei ihrem Durchlauf durch die versetzt zueinander angeordneten Ober- u. Unterrollen mehrfach durch abwechselnde Einzelbiegungen über Kopf and Fuß gegensätzlichen Biegeverformungen (Maxima, Minima) unterworfen wird.
Erfindungsgemäß wird die Schiene während des Durchlaufs derart über den Schienenkopf durchgebogen und es werden die Maxima und Minima derart aufeinander abgestimmt, daß die Schiene mit einer konstanten Endkrümmung mit einem Radius von 15 bis 60 m in das letzte Richtdreieck einläuft, in dem diese Krümmung wieder zu einer Geraden gebogen wird. Mit diesem Richtverfahren wird erreicht, daß die Schiene an der Schienenfußseite nahezu frei von Längszugeigenspannungen ist. Dadurch erhält die Schiene eine bessere Bruchsicherheit und Gestaltsfestigkeit.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Richten einer Eisenbahnschiene in einer Rollenrichtmaschine gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

[0002] Die Erfindung umfaßt ferner eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Rollenrichtmaschine.

[0003] Durch Warmwalzen von Schienenstählen in entsprechend kalibrierten Walzen hergestellte Schienen kühlen nach dem Walzen auf Kühlbetten an Luft bis auf Raumtemperatur ab. Wegen der unterschiedlichen Verhältnisse von Masse zu Oberfläche bei Schienenkopf und -fuß verbiegen sich die Schienen jedoch beim Abkühlen. Um die hohen Ebenheitsanforderungen an die Fahrfläche zu erfüllen, müssen die Schienen daher gerichtet werden.

[0004] Beim Richten in Rollenrichtmaschinen wird die Schiene bei ihrem Durchlauf durch die versetzt zueinander angeordneten Ober- und Unterrollen mehrfach durch abwechselnde Einzelbiegungen über Kopf und Fuß gegensätzlichen Biegeverformungen unterworfen, die jedem Querschnitt der Schiene eine mehrfach in ihrer Steigung umkehrende Durchlaufbahn aufzwingen, wobei abwechselnd Maxima bei Kontakt des Schienenfußes mit den Unterrollen und Minima bei Kontakt des Schienenkopfes mit den Oberrollen auftreten.

[0005] Zwei Oberrollen und die dazugehörige Unterrolle und zwei Unterrollen bzw. die dazugehörige mittige Oberrolle werden jeweils als ein Richtdreieck bezeichnet.

[0006] Im letzten auslaufseitigen Richtdreieck wird eine von der gewünschten Geraden noch abweichende Biegeverformungskrümmung der Schiene bleibend beseitigt. Weltweit üblich ist heute ein Rollenrichtsystem von neun Rollen, wobei vier Oberrollen und drei Unterrollen den eigentlichen Richtvorgang bewirken, und die Schiene an der Einlauf- und der Auslaufseite von je einer weiteren Rolle getragen wird. Die Achsen der Unterrollen und der Auslaufrolle können in Höhenrichtung parallel über das Maß hinaus verschoben werden, das gerade noch einen freien Durchlauf der Schiene ermöglicht. Den Betrag dieser Verschiebung bezeichnet man als Anstellung. Die Achsen der Oberrollen sind dabei nicht anstellbar. Sie werden angetrieben, um den Durchlauf der Schiene zu bewirken. Die Maxima und Minima, die bei den gegensätzlichen Biegeverformungen in der Durchlaufbahn auftreten, werden bewirkt durch Anstellung der Unterrollen gegen den Fuß der Schiene, wobei nach dem Stand der Technik eine zur Auslaufseite hin abnehmende Unterrollenanstellung vorgesehen ist. Durchläuft eine Schiene das Rollensystem mit einer solchen üblichen Anstellung der Unterrollen, dann erfährt sie dabei abwechselnd Biegungen bzw. Krümmungen nach oben und unten mit Maxima und Minima, bis schließlich die erwünschte Ebenheit erreicht ist. Da beim Rollenrichten der Schienenquerschnitt durch die abwechselnden gegensätzlichen Biegeverformungen plastisch umgeformt wird, die Formänderungen jedoch über den Querschnitt unterschiedlich hoch sind, entstehen in den so gerichteten Schienen Eigenspannungen. An der Fahrfläche und an der Schienenunterseite sind dabei die Eigenspannungen in Längsrichtung positiv, d. h. es liegen Zugspannungen vor, denen Druckeigenspannungen im Steg gegenüberstehen. Die Eigenspannungen nehmen mit steigender Festigkeit des Schienenwerkstoffes zu. Das Verfahren zum Richten von Schienen in einer 9-Rollen-Maschine (sieben Richtrollen zuzüglich Ein- und Auslaufrolle) sowie die beim Richten der Schienen auftretenden Eigenspannungsverläufe sind ausführlich beschrieben in DE-Z Stahl und Eisen 105 (1985), Nr. 25-26, Seiten 1451 - 1456, insb. Bilder 9 und 10 auf Seite 1455.

[0007] Nach dieser Literaturstelle erreichen die Längszugeigenspannungen bei einer Schiene UIC 60 Güte 90 A (Festigkeit: 950 N/mm²) im Kopf bis zu 200 N/mm² und im Fuß bis zu 260 N/mm2, bei einer Schiene UIC 60 in Güte S 1200 (Festigkeit: 1250 N/mm²) im Kopf bis zu 250 N/mm² und im Fuß bis zu 400 N/mm2.

[0008] Die hohen Längszugeigenspannungen in Schienenkopf und -fuß beruhen darauf, daß diese Bereiche der Schiene durch das ' Rollenrichten gegenüber dem Schienensteg verkürzt werden, diese Verkürzungen jedoch durch elastische Dehnungen ausgeglichen werden, da dies der Zusammenhalt der Schiene erfordert.

[0009] Die elastischen Dehnungen von Kopf und Fuß entsprechen den dort zu messenden Zugeigenspannungen. Das Gleichgewicht wird durch elastische Stauchungen des Steges entsprechend den dort zu messenden Druckeigenspannungen gewahrt.

[0010] Die hohen Zugeigenspannungen beeinflussen die Gestaltfestigkeit und die Bruchsicherheit der Schienen. Zwar werden sie an der Fahrfläche während des Betriebes durch das Befahren in Druckeigenspannungen umgewandelt, aber an der Fußunterseite bleiben sie erhalten.

[0011] Man kann die Bruchsicherheit von Schienen erhöhen, indem die Längszugeigenspannungen im Schienenfuß abgebaut werden. Hierzu gibt es bereits verschiedene Ansätze. Man kann die Eigenspannungen z. B. durch Spannungsarmglühen entscheidend verringern. Auch sind Vorschläge bekannt, Schienen durch Recken eigenspannungsarm zu richten (DE-OS 32 23 346). Schließlich kann man nach einem nicht vorveröffentlichten Vorschlag der Anmelderin durch ein geeignetes Erwärmen des Schienensteges den Eigenspannungszustand beim Rollenrichten im günstigen Sinne verändern. Da aber das Rollenrichten das übliche Verfahren ist, nach dem Schienen im Erzeugungsfluß gerichtet werden, um hohen Ebenheitsanforderungen zu genügen, ist anzustreben, schon mit diesem Verfahren allein zu niedrigen Längseigenspannungen im Schienenfuß zu kommen.

[0012] In z. Z. üblichen Rollenrichtmaschinen für Schienen, z. B. einer 9-Rollen-Richtmaschine, sind lediglich die Unterrollen anstellbar, d. h. nur ihre Achsen sind in Höhenrichtung verschiebbar, die der Oberrollen dagegen nicht. Deren Achsen liegen auf einer Linie. Auch sind die Rollendurchmesser alle gleich.

[0013] Die Richtwirkung wird so erzielt, daß die Schiene zunächst mit dem Kopf in der Zugzone stark durch entsprechende Anstellung der ersten Unterrolle durchgebogen wird. Von diesem Krümmungszustand ausgehend wird dann mit abnehmender Anstellung der zweiten und der dritten Unterrolle durch aufeinanderfolgende Einwirkung von Ober- und Unterrollen (Richtdreiecke) die Schiene unter abnehmenden Beträgen mit dem Fuß bzw. Kopf in der Zugzone gebogen, bis sie gerade ist. Hierbei gibt die gemeinsame Tangente an die Oberrollen die angestrebte Durchlaufbahn in bezug auf den Schienenkopf vor. Auf diese Weise lassen sich gute Ergebnisse bezüglich der Geradheit der Schienen erreichen, jedoch die Längseigenspannungen im Fuß nur sehr wenig beeinflussen. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Verfahren der eingangs beschriebenen Art zum Rollenrichten von Eisenbahnschienen so weiterzuentwickeln, daß die die Bruchsicherheit der Schiene im betrieblichen Einsatz mitbestimmenden Längszugeigenspannungen im Schienenfuß entscheidend abgebaut werden.

[0014] Auch ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine hierfür geeignete Vorrichtung zu schaffen.

[0015] Gelöst wird die Aufgabe gemäß dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches dadurch, daß die Schiene beim Richten einer insgesamt gekrümmten Durchlaufbahn mit dem Krümmungsmittelpunkt unterhalb des Schienenfußes folgt und derart gebogen wird,.daß die Minima der Bahn, die jeder Schienenabschnitt in der Richtmaschine auf seinem Weg zum letzten Richtdreieck durchläuft, Eckpunkte eines gedachten, einlaufseitig ansteigenden und zum letzten Richtdreieck abfallenden Polygonzuges sind und die Maxima oberhalb des Polygonzuges liegen, und daß jeder Schienenabschnitt mit einer durch das letzte Richtdreieck zu beseitigenden Endkrümmung mit einem Radius von 15 - 60 m in das letzte Richtdreieck einläuft.

[0016] Das Verfahren wird so durchgeführt, daß z. B. bei der eingangs beschriebenen 9-Rollen-Richtmaschine die beiden Oberrollen an der Ein- bzw. Auslaufseite ihre feste Achse behalten, wohingegen die beiden mittleren Oberrollen nach oben verschoben sind. Damit wird als Bezugslinie der Anstellung für die Durchlaufbahn der Schiene nicht mehr eine einheitliche gemeinsame Tangente an die Oberrollen, bezogen auf den Schienenkopf, sondern ein Polygonzug definiert. Die Eckpunkte dieses Polygonzuges sind dabei gegeben durch die je weiligen tiefsten Punkte der Berührungsflächen von Oberrollen und Schienenkopf.

[0017] Diese Berührungspunkte (= Eckpunkte des Polygonzuges) stellen die Minima der Schienendurchlaufbahn dar. Mit der Verschiebung der jeweiligen Unterrollen über die jeweiligen Strecken des Polygonzuges hinaus erreicht man die für die Richtwirkung notwendige Anstellung gegen den Schienenfuß. Die dabei auftretenden Durchbiegungen stellen die Maxima der Durchlaufbahn der Schiene dar.

[0018] Beim Durchlauf durch die einzelnen Richtdreiecke der Rollenrichtmaschine beschreibt jeder Abschnitt der Schiene somit, begrenzt durch die Anpressung an die Oberrollen, insinsgesamt einen nach oben hin gerichteten Bogen. Dieser Bogen wird durch die jeweiligen Einzelbiegungen (Maxima und Minima) der Durchlaufbahn moduliert. Die dafür notwendigen Anstellungen der mittleren Oberrollen sowie der Unterrollen sind unter Berücksichtigung der Rückfederung der Schiene so gewählt, daß vor dem Einlauf der Schiene in das letzte Richtdreieck die Schiene eine konstante Endkrümmung erhält. Der Krümmungsradius beträgt dabei je nach Schienenqualität und beabsichtigter Richtwirkung 15 - 60 m. Diese auf der letzten Strecke des Polygonzuges konstante Endkrümmung wird im letzten Richtdreieck, gebildet von der letzten Oberrolle, der letzten Unterrolle und der Auslaufrolle, umgewandelt in eine gerade Bahn der Schiene.

[0019] Der zu den Oberrollen hin gekrümmte Bogen der Schienendurchlaufbahn ist vorzugsweise so gestaltet, daß der Schienenabschnitt mit konstanter Endkrümmung und die Minima der Einzelbiegungen auf einem gemeinsamen Kreisbogen liegen. Die mittleren Oberrollen sind dabei gegenüber der ein- und auslaufseitigen Oberrolle um einen gleichen Betrag höher gestellt.

[0020] Alternativ kann der nach oben gekrümmte Bogen der Schienendurchlaufbahn so gestaltet sein, daß die Minima der Einzelbiegungen auf einem Kreisbogen mit größerem Radius als der Radius der Endkrümmung liegen. Um die erforderliche Endkrümmung zu erreichen, muß dabei das letzte Maximum der Einzelbiegungen vor Einlauf der Schiene in das letzte Richtdreieck entsprechend eingestellt werden. Die Einstellung wird unter Berücksichtigung der Rückfederung so gewählt, daß die im Bereich zwischen diesem Maximum und dem letzten Minimum gegebene Durchbiegung der nach oben gekrümmten Schiene der gewünschten konstanten Endkrümmung entspricht.

[0021] So erfindungsgemäß gerichtete Schienen weisen neben der erforderlichen Ebenheit überraschenderweise sehr niedrige Längszugeigenspannungen an der Fußunterseite auf, wie in den nachfolgenden Beispielen ausgeführt wird.

[0022] Man kann die für das erfindungsgemäße Verfahren wesentliche, nach oben gekrümmte, um die Einzeldurchbiegungen infolge der Anstellung der Unterrollen modulierte Krümmung der Schienendurchlaufbahn mit konstanter Endkrümmung vor Einlauf in das letzte Richtdreieck auch erreichen, wenn man für die beiden mittleren Oberrollen einen kleineren Durchmesser vorsieht, als den Durchmesser der äußeren Oberrollen, wobei die Achsen der Oberrollen in derselben Ebene liegen. Auch mit dieser Maßnahme erhält die Schiene beim Durchlauf die geforderte Krümmung über den Schienenkopf, übergehend in eine einheitliche Endkrümmung, bevor sie durch das auslaufseitige Richtdreieck in die geforderte Gerade gebogen wird. Auch mit dieser Variante erreicht man neben der geforderten Ebenheit der Schiene sehr niedrige Längszugeigenspannungen im Schienenfuß.

[0023] Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignen sich Rollenrichtmaschinen mit den Merkmalen der Ansprüche 4 bis 6.

[0024] Mit der Rollenrichtmaschine gemäß den Ansprüchen 4 und 5 ist es möglich, die jeweilige Krümmung der nach oben gebogenen Durchlaufbahn der Schiene entsprechend den gewünschten Spannungsverhältnissen im Schienenfuß in bestimmten Grenzen einzustellen. Bei einer Rollenrichtmaschine mit den Merkmalen des Anspruches 6, nach denen die mittleren Oberrollen einen kleineren Durchmesser aufweisen als die äußeren Oberrollen, ist der Krümmungsradius der Schienendurchlaufbahn durch den Durchmesser der mittleren Rollen zwar bindend festgelegt. Eine derartige Maschine kann aber mit Vorteil da zum Einsatz kommen, wo Schienen gleichbleibender Qualität und gleichbleibender Abmessung gerichtet werden sollen. Dann kann man den Durchmesser der mittleren Rollen von vornherein so wählen, daß das optimale Richtergebnis gewährleistet ist.

[0025] Im folgenden wird die Erfindung anhand von zwei Beispielen und Figuren näher erläutert.

[0026] In Fig. I ist eine 9-Rollen-Richtmaschine dargestellt, in der die beiden mittleren Oberrollen höhenverstellbar sind. Dieser Darstellung zugeordnet ist mit Fig. 2 eine Darstellung der gekrümmten Schienendurchlaufbahn über die einzelnen, durch durch die Rollen vorgegebenen Richtdreiecke.

[0027] In Fig. 3 ist eine weitere 9-Rollen-Richtmaschine dargestellt, bei der die mittleren Oberrollen einen kleineren Durchmesser aufweisen als die beiden äußeren Oberrollen.

[0028] Fig. 4 zeigt eine Darstellung der nach oben gekrümmten Durchlaufbahn der Schiene durch die Richtmaschine nach Fig. 3.

[0029] Bei der in Fig_. 1 schematisch dargestellten Rollenrichtmaschine R₁ sind vier Oberrollen 1, 3, 5 und 7 sowie eine untere Einlaufrolle E, drei untere Richtrollen 2, 4 und 6 sowie eine untere Auslaufrolle A in einem Maschinenständer 8 gelagert.

[0030] Die mittleren Oberrollen 3 und 5 sind höhenverstellbar. Alle Rollen haben in diesem Beispiel einen Durchmesser von 950 mm. Der Abstand zwischen den Oberrollen einerseits und den Unterrollen andererseits beträgt, bezogen auf die Rollenachsen, 1 500 mm.

[0031] Die Unterrollen 2, 4 und 6 liegen jeweils mittig zu den entsprechenden Oberrollen 1, 3, 5 und 7.

[0032] Die Unterrollen 2, 4 und 6 sowie die Einlaufrolle E und die Auslaufrolle A sind ebenfalls höhenverstellbar.

[0033] Alle Oberrollen sind durch nicht dargestellte Antriebsmittel angetrieben.

[0034] Zwischen den Oberrollen und den Unterrollen wird eine Schiene 9 gerichtet. Die Schiene liegt dabei mit ihrem Kopf 9a an den Oberrollen und mit ihrem Fuß 9b an den Unterrollen an.

[0035] In dem Beispiel sind die mittleren Oberrollen 3 und 5 um einen gleichen Betrag von 73 mm gegenüber der geraden Verbindung zwischen den Kontaktlinien der ersten Oberrolle 1 und der vierten Oberrolle 7 mit dem Schienenkopf 9a höhergestellt.

[0036] Bei Anlage des Schienenkopfes 9a an die Oberrollen 1, 3, 5 und 7 beschreibt die durchlaufende Schiene einen (gedachten) Polygonzug P mit den Eckpunkten l', 3', 5', 7'.

[0037] Die Unterrollen sind über die Seiten des Polygonzuges P hinaus nach oben hin angestellt. Die Unterrolle 2 ist um 22 mm höher gestellt, so daß die (gedachte) Polygonstrecke l'-3' nach oben hin durchgebogen wird. Diese Durchbiegung ergibt das erste Maximum 2' der Biegung der Schiene. Die Unterrolle 4 ist um 18 mm gegenüber der Polygonstrecke 3'-5' höher gestellt (Maximum 4'), die Unterrolle 6 um 15 mm gegenüber der Polygonstrecke 5'-7' (Maximum 6').

[0038] Es ergibt sich eine insgesamt zu den Oberrollen hin gekrümmte Durchlaufbahn der Schiene 9, wobei, wie Fig. 2 zeigt, die den Oberrollen zugeordneten Minima 1', 3', 5' und 7', definiert durch die Eckpunkte des gedachten Polygonzuges P, auf dem gleichen Kreisbogen K mit dem Radius r = 31 m liegen wie der Schienenabschnitt S mit konstanter Endkrümmung vor Einlauf in das letzte Richtdreieck, das gebildet wird von der Oberrolle 7, der Unterrolle 6 und der Auslaufrolle A.

[0039] Die konstante Endkrümmung des Schienenabschnittes S mit dem Radius r = 31 m wird durch Anstellung der Auslaufrolle A um 33 mm nach unten bleibend beseitigt.

[0040] Die in diesem Beispiel gewählten Einzeldurchbiegungen (Maxima, Minima) der Schiene sind einer Schienenhöhe von 172 mm angepaßt (Profil UIC 60) und ergeben unter Berücksichtigung der Rückfederung vor Einlauf der Schiene in das letzte Richtdreieck die konstante Endkrümmung mit einem Radius r = 31 m.

[0041] In Fig. 3 ist eine weitere Rollenrichtmaschine R₂ dargestellt. Sie entspricht im wesentlichen der in Fig. 1 beschriebenen Rollenrichtmaschine R₁. Die Bezugszeichen, wie in Fig. 1 genannt, werden deshalb beibehalten. Der Unterschied zur Rollenrichtmaschine R₁ besteht darin, daß bei der Rollenrichtmaschine R₂ die mittleren Oberrollen 3 und 5 fest gelagerte Achsen aufweisen, die in einer Linie mit den Achsen der Oberrollen 1 und 7 liegen. Der Durchmesser der Oberrollen 3 und 5 ist jedoch kleiner als der Durchmesser der äußeren Oberrollen l und 7. Er beträgt in diesem Beispiel 930 mm gegenüber 950 mm der Rollen 1 und 7. Gerichtet wird eine Schiene UIC 60 mit einer Höhe von 172 mm.

[0042] Bei Anlage der Schiene 9 mit ihrem Kopf 9a an die Oberollen 1, 3, 5 und 7 ergibt sich ebenfalls ein gedachter Polygonzug P' mit den Eckpunkten l', 3', 5' und 7', die die Minima der Schienenbiegung beim Durchlauf der Schiene durch die Rollen bilden.

[0043] Die Minima l', 3', 5' und 7' liegen hier, wie Fig. 4 zeigt, auf einem Kreisbogen K' mit einem größeren Radius r₁ = 225 m als der Radius r = 25 m des Schienenabschnittes S mit konstanter Endkrümmung vor Einlauf in das letzte Richtdreieck (Rollen 7, 6, A). Die Unterrolle 2 ist um 22 mm gegenüber der Polygonstrecke 1'- 3' höhergestellt (Maximum 2'). Die Unterrolle 4 ist um 8 mm (Maximum 4') über die Polygonstrecke 3'-5' hinaus höhergestellt.

[0044] Die Unterrolle 6 ist um 20 mm über die Polygonstrecke 5'-7' hinaus höhergestellt (Maximum 6'). Die dadurch der Schiene im Bereich zwischen dem Maximum 6' und dem Minimum 7' gegebene Durchbiegung entspricht unter Berücksichtigung der Rückfederung der gewünschten konstanten Endkrümmung des Schienenabschnittes S mit einem Radius r = 25 m. Diese Endkrümmung wird durch Anstellen der Rolle A um 10 mm nach unten beseitigt.

[0045] Mit den erfindungsgemäßen Verfahrensschritten wird im Fuß einer Schiene Profil UIC 60, zum Beispiel in Güte 90 A eine Zuglängseigenspannung von nur 35 N/mm2, statt sonst 250 N/mm2, und z. B. in Güte S 1200 von nur 60 N/mm2, statt sonst bis zu 400 N/mm2, erreicht.

[0046] Der Streubereich der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in Schienen mit Profil UIC 60 nach Fig. 5 erreichbaren Eigenspannungen ist in dem Diagramm nach Fig. 6 wiedergegeben.

[0047] Während im Kopf 9a und Steg 9c der Eigenspannungsverlauf über die Höhe der Schiene 9 dem des üblichen Rollenrichtens entspricht (durchgezogene Linien), entstehen im Fuß 9b niedrigere Längszug- bis sogar Druckeigenspannungen (Zugspannung - Pluswerte, Druckspannung - Minuswerte).

[0048] Die gestrichelten Linien bezeichnen den Streubereich nach dem üblichen Rollenrichten, während die strichpunktierten Linien den Streubereich begrenzen, der sich beim erfindungsgemäßen Richten im Fußbereich ergibt.

[0049] Die Vorkrümmung der Schiene mit einer konstanten Endkrümmung vor Einlauf in das letzte Richtdreieck ist für das erfindungsgemäße Verfahren von entscheidender Bedeutung.

[0050] In diesem vorgekrümmten Zustand hat die Schiene noch den Eigenspannungszustand mit hohen Längszugeigenspannungen im Fuß. Die nach oben vorgekrümmte Schiene wird dann aber im letzten Richtdreieck geradegebogen und im Fuß dadurch so bleibend gedehnt, daß die Gesamtlänge des Schienenfußes vergrößert und der Länge des nahezu unverformten Schienensteges wieder angeglichen wird. Bei der Rückfederung nach Auslauf der Schiene aus der Richtmaschine ist damit ein Längenausgleich durch elastische Dehnungen bzw. entsprechende Zugeigenspannungen nicht mehr in dem Maße wie beim üblichen Rollenrichten gegeben, so daß die Längszugeigenspannungen im Fuß demzufolge Null oder nahe Null liegen.

[0051] Aufgrund der verringerten Längszugeigenspannungen im Schienenfuß wird das Verhalten von erfindungsgemäß gerichteten Schienen bei der Beanspruchung entscheidend verändert.

[0052] Die Vorteile der so erzielten Eigenspannungsverteilung mit niedrigen Längszugeigenspannungen an der Schienenfußunterseite konnten durch Dauerschwingversuche an ganzen Schienen mit einer Prüfanordnung, wie sie in der eingangs genannten DE-Z Stahl und Eisen 105 (1985), Seite 1452, in Bild 3 beschrieben ist, nachgewiesen werden.

[0053] Die Ergebnisse der Dauerschwingversuche sind in Fig. 7 für das Schienenprofil UIC 60 in Güte 90 A zusammengestellt. Danach beträgt die dauernd ertragene Gestaltfestigkeit

[0054] der gekerbten Schienen nach üblichem Rollenrichten 100 N/mm², nach erfindungsgemäßem Rollenrichten 150 N/mm².

[0055] Der Vorteil in der Dauerfestigkeit beträgt danach an diesem Beispiel 50 %. Er gilt proportional auch für ungekerbte Schienen. Selbst wenn man davon bei der laufenden Schienenerzeugung nur die Hälfte, also 25 %, dauernd verwirklichen kann, ist dieser Vorteil erheblich. In Bezug auf die Eigenschaft der Schiene als Träger erhöht man damit entweder ihre Tragfähigkeit um diesen Prozentsatz, oder man kann bei gleicher Beanspruchung das Widerstandsmoment der Schiene und damit deren Metermasse erniedrigen. Statt des Profiles UIC 60 mit einem Widerstandsmoment von 335 cm³ und einer Metermasse von 60 kg/m kann man im Falle des erfindungsgemäßen Richtverfahrens sogar das Profil S 49 mit einem Widerstandsmoment von 240 cm³ und einer Metermasse von 49 kg/m einsetzen, ohne an dauerhafter Tragfähigkeit auch bei Korrosion und den damit eingebrachten Kerben einzubüßen.

[0056] Ebenso erheblich sind die Vorteile in Bezug auf die Bruchsicherheit nach bruchmechanischer Beurteilung. Die linearelastische Bruchmechanik beschreibt die Bedingungen, unter denen ein Bauteil ausgehend von einem bereits vorhandenen Anriß spröde bricht. Sie läßt sich auf Schienen anwenden. Danach nimmt die Bruchsicherheit von Schienen zu, wenn vor Eintritt des Bruches bei gleicher äußerer Beanspruchung ein möglichst tiefer Anriß ertragen wird. Die wie üblich rollengerichtete Schiene UIC 60 in Güte 90 A ertrug in der Dauerschwingprüfung einen Daueranriß von 9 mm, bevor sie bei der Oberspannung von 205 N/mrn2 spröde brach.

[0057] Dagegen ertrug die erfindungsgemäß rollengerichtete Schiene mit 28 mm einen dreimal so tiefen Daueranriß, bevor der Bruch bei derselben Oberspannung eintrat.

Ansprüche

1. Verfahren zum Richten einer Eisenbahnschiene in einer Rollenrichtmaschine, wobei die Schiene bei ihrem Durchlauf durch die versetzt zueinander angeordneten, hintereinander liegende Richtdreiecke bildenden Ober-und Unterrollen mehrfach durch abwechselnde Einzelbiegungen über Kopf und Fuß gegensätzlichen Biegeverformungen unterworfen wird, die der Schiene eine mehrfach in ihrer Steigung umkehrende, abwechselnd Maxima bei Kontakt des Schienenfußes mit den Unterrollen und Minima bei Kontakt des Schienenkopfes mit den Oberrollen aufweisende Durchlaufbahn aufzwingen, und wobei im letzten auslaufseitigen Richtdreieck eine von der gewünschten Geraden noch abweichende Biegeverformungskrümmung der Schiene bleibend beseitigt wird,
dadurch gekennzeichnet ,
daß die Schiene beim Richten einer insgesamt gekrümmten Durchlaufbahn mit dem Krümmungsmittelpunkt unterhalb des Schienenfußes folgt und derart gebogen wird, daß die Minima der Bahn, die jeder Schienenabschnitt in der Richtmaschine auf seinem Weg zum letzten Richtdreieck durchläuft, Eckpunkte eines gedachten, einlaufseitig ansteigenden und zum letzten Richtdreieck abfallenden Polygonzuges sind und die Maxima oberhalb des Polygonzuges liegen, und daß jeder Schienenabschnitt mit einer durch das letzte Richtdreieck zu beseitigenden Endkrümmung mit einem Radius von 15 bis 60 m in das letzte Richtdreieck einläuft.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet , daß der Schienenabschnitt mit der Endkrümmung und die Minima der Einzelbiegungen auf einem gemeinsamen Kreisbogen liegen.

3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet , daß die Minima der Einzelbiegungen auf einem Kreisbogen mit größerem Radius als der Radius der Endkrümmung liegen, wobei das letzte Maximum der Einzelbiegungen so gewählt ist, daß vor Einlauf der Schiene in das letzte Richtdreieck die konstante Endkrümmung erreicht wird.

4. Rollenrichtmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3,
bestehend aus einem Maschinenständer und in diesem angeordneten teilweise angetriebenen Richtrollen, nämlich vier Oberrollen und fünf zu den Oberrollen versetzt angeordneten anstellbaren Unterrollen, von denen vom Einlauf gesehen die vierte Oberrolle zusammen mit der vierten und fünften Unterrolle das letzte Richtdreieck bilden,
dadurch gekennzeichnet , daß jeweils die an den Schienenkopf (9a) einer zu richtenden Schiene (9) zur Anlage kommende untere Kontaktlinie der zweiten und der dritten Oberrolle (3;5) oberhalb der geraden Verbindung zwischen den entsprechenden Kontaktlinien der ersten und der vierten Oberrolle (1;7) liegt.

5. Rollenrichtmaschine nach Anspruch 4, bei der die Oberrollen untereinander gleiche Durchmesser haben,
dadurch gekennzeichnet , daß die zweite und die dritte Oberrolle (3;5) anstellbar im Maschinenständer (8) gelagert sind.

6. Rollenrichtmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet ,
daß die zweite und die dritte Oberrolle (3;5) jeweils einen kleineren Durchmesser hat als die untereinander im Durchmesser gleichen erste und vierte Oberrolle (1 ; 7), wobei die Achsen der Oberrollen (1;3;5;7) in derselben Ebene liegen.

Zeichnung