IonicRail – Systemische Schienenkopf-Konditionierung durch alternative Konditioniermittel wie Ionische Flüssigkeiten und Aufbringungsapparaturen
03/2009 – 08/2011
Zeitliche Entwicklung eines Radprofils
Tribometrische Messung des Reibwertes
Verteilung des Konditioniermittels auf der Schiene, unmittelbar nach Aufbringung
Die Konditionierung von Schienenköpfen dient der Einstellung einer definierten Reibzahl an der Lauffläche des Schienenkopfs. Dabei sollen einerseits v.a. die mit dem Radeingriff verbundenen unangenehmen akustischen Effekte (Reibgeräusche, Quietschen) gemildert oder gar vermieden werden, andererseits auch verschleißbedingte Effekte (Abrieb, Veränderung des Rad- bzw. Schienenprofils) reduziert werden. Gleichzeitig soll eine sichere Traktion zwischen Rad und Schiene gewährleistet werden. Grundsätzlich können hiezu Öle, Fette und Festschmierstoffe wie Graphit eingesetzt werden. Vor allem aus Umweltaspekten heraus werden überwiegend Konditioniermittel auf Basis von Rapsölen verwendet.
Die derzeit im Einsatz befindlichen Konditioniermittel weisen jedoch einige Nachteile auf, die im wesentlichen in der mangelnden Reichweite bzw. Haltbarkeit zu sehen sind. Daraus resultiert ein Optimierungsbedarf in der Art der Aufbringung.
Im Projekt IonicRail wurden daher auf Basis der gegebenen besonderen Einsatzbedingungen (Kontaktmechanik, Umgebungsbedingungen) die möglichen Methoden der Konditionierstellenversorgung (Schienenkopf) untersucht, unter Berücksichtigung der Leistungsfähigkeit des einzusetzenden Schmiermediums. Im Rahmen dieses systemischen Ansatzes wurden neuartige Schmierstoffformulierungen konzipiert und untersucht, wobei insbesondere auf die Gruppe der Ionischen Flüssigkeiten zurückgegriffen wurde, die zufolge ihrer besonderer Eigenschaften (einstellbares Viskositäts-Temperatur-Verhalten, kaum Verdampfungsverluste, Unbrennbarkeit etc.) bereits auf einigen technischen Gebieten als Schmierstoffe in Erprobung stehen.
Ergänzend zur Simulation diverser Kontaktsituationen wurden auch Basisanalysen hinsichtlich der Technologie herkömmlicher Konditioniermittel durchgeführt, um genauen Aufschluss über die chemische Zusammensetzung zu erhalten und Erfahrungswerte im praktischen Einsatz zu mit Daten aus der Simulation und chemisch-physikalischen Analyse kritisch zu vergleichen. Diese beiden Maßnahmen bildeten das Fundament für den Anforderungskatalog für alternative Konditioniermittel und die Gestaltung von tribometrischen Modellversuchen. Aus dem Anforderungskatalog werden geeignete Forschungsmethoden bzw. Schmierstofftechnologien abgeleitet, wobei als wesentlicher Projektbestandteil die tribometrischen Modellversuche zur Vor-Selektion potentieller Kandidaten zur Schienenkopf- Konditionierung anzusehen sind. Die Untersuchung der in Frage kommenden Konditioniermittel erfolgte dann in großangelegten Feldversuchen. Zusätzlich lieferte das Projekt auch eine Abschätzung der Lebenszyklus-Kosten (LCC).