Was tun, wenn die Räder eines Laufkrans in die Schiene eingreifen? Überprüfung und Einstellung bei Radflanschverschleiß, Spurweitenabweichungen und strukturellen Verformungen
📌 Unter „Schienenabnutzung durch Kranwagen“ versteht man eine häufige Störung, bei der es zu einer erzwungenen Reibung oder Quetschung zwischen dem Radflansch und der Schienenflanke kommt, was zu einem schnellen Verschleiß des Radflansches, einer Glättung der Schienenflanke oder sogar zu einer Entgleisung führt.Auf der Grundlage von 120 Reparaturfällen verteilten sich die Ursachen wie folgt: Probleme mit der Genauigkeit der Gleisverlegung machten 351 TP3T aus, Probleme mit den Rädern 301 TP3T, strukturelle Verformungen 201 TP3T, Probleme mit dem Antriebssystem 101 TP3T und Setzungen des Untergrunds 51 TP3T. Der Grad der Schienenabnutzung wird anhand des monatlichen Verschleißes der Spurkrone in drei Stufen eingeteilt: weniger als 0,5 mm (leicht), 0,5 bis 2,0 mm (mittel) und über 2,0 mm (schwer) eingeteilt. Die systematische Fehleranalyse umfasst sechs Aspekte: Geradheit der Schiene, Abweichung der Spurweite, Unterschiede im Raddurchmesser, Diagonaldifferenzen, seitliche Verformung des Hauptträgers sowie Fundamentabsenkung.
Arten und Gefahren von Schienenabtragungen
| Vergleichsposten | Einseitiges Schienenabtragen | Wechselseitiges Abnagen der Schienen in beide Richtungen | Zyklisches Schienenanknabbern |
|---|---|---|---|
| Verschleißmerkmale | Einseitiger, anhaltender Verschleiß am Felgenrand | Beide Seiten des Felgenrandes abwechselnd polieren | Verschleißabstand = Radumfang |
| Anteil | ca. 451 TP3T | ca. 30% | ca. 151 TP3T |
| Typische Abnutzungsrate | Felgenrand 2–5 mm/Monat | Felgenrand 1–3 mm/Monat | Felgenrand 1–2 mm/Monat |
| Hauptursachen | Abweichung von der Geradheit der Schiene / Radversatz | Diagonale außerhalb des zulässigen Bereichs / Spannweitenabweichung | Rundheitsabweichung der Lauffläche > 0,3 mm |
| Diagnosemethoden | Messung der einseitigen Radflanschbreite mit einem Messschieber | Messung der Diagonaldifferenz und der Spannweite | Messung der Laufflächenrundlaufabweichung mit einer Messuhr |
| Strategieanpassung | Bahn korrigieren → Abweichung anpassen | Diagonale anpassen → Spannweite korrigieren | Ausdrehen oder Austausch der Räder |
| Betriebsstromabweichung | 10%~20% | 15%~25% | 5%~15% |
Überprüfung des Schienensystems
Die Ungenauigkeit bei der Gleisverlegung ist die Hauptursache für Gleisabtragungen und macht 35% bis 40% aller Fälle von Gleisabtragungen aus. Die Fehlerbehebung sollte schrittweise anhand der vier Aspekte Gleisgeradheit, Spurweitenabweichung, Zustand der Gleisverbindungen und Höhenunterschiede im Betriebsbereich erfolgen. Die Abweichung der Gleisgeradheit richtet sich nach der Norm GB/T 10183-2023; die Abweichung der Gleismittellinie von der Bezugslinie darf ±3 mm/40 m nicht überschreiten. Wenn die Geradheit die Grenzwerte überschreitet, entstehen beim Passieren von Gleiskurven durch die Räder seitliche Stoßkräfte. Messverfahren: Entlang der gesamten Gleislänge wird alle 2 m ein Messpunkt eingerichtet, an dem die seitliche Abweichung mit einem Stahllineal oder einem Totalstation gemessen wird.
Die Spurweitenabweichung ist das zweithäufigste Problem bei Gleisanlagen. Wenn die Spannweite der Laufkräne nicht mit der Gleisspannweite übereinstimmt, entsteht eine seitliche Schubkraft, wodurch die Spurkränze dicht an den Gleisseiten entlanglaufen. Bei einer Spannweite von bis zu 30 m beträgt die zulässige Spurweitenabweichung ±5 mm, bei einer Spannweite von mehr als 30 m ±8 mm. Zu beachten ist die Richtung der Spurweitenabweichung: Wenn sich die Schienen nach innen verengen, werden die Räder eingeklemmt; wenn sie sich nach außen ausdehnen, vergrößert sich der Spurkranzabstand, jedoch nimmt das Schwanken des Fahrzeugs zu. Detaillierte Informationen zur Auslegung des Gleisunterbaus und zu den Einbautoleranzen finden Sie in den Artikeln derselben Reihe.Normen für die Planung und Ausführung von Fundamenten für Kranbahnträger。
Eine unsachgemäße Behandlung der Schienenverbindungen ist ebenfalls eine wichtige Ursache für Schienenabtrag. Bei einem Höhenunterschied von mehr als 1 mm oder einer horizontalen Verschiebung von mehr als 1 mm entsteht bei jedem Überfahren der Verbindung durch die Räder ein seitlicher Stoß. Durch thermitgeschweißte, nahtlose Schienenverbindungen lassen sich diese Stoßbelastungen vermeiden. Die durch Temperaturänderungen verursachte Ausdehnung der Schiene beträgt ΔL = α × L × ΔT (α = 1,2 × 10⁻⁵/°C). Bei einer Schienenspur von 25 m beträgt die Ausdehnung bei einem Temperaturunterschied von 40 °C etwa 12 mm; daher sollte an den Verbindungsstellen ein Spalt von 10 bis 15 mm vorgesehen werden.
Räderprüfung bei schweren Fahrzeugen
Radfaktoren sind die zweithäufigste Ursache für Schienenabtrag und machen 25% bis 30% aus. Zu den zentralen Prüfpunkten gehören fünf Parameter: Durchmesserabweichung der Lauffläche, Abweichung der Spurkranzdicke, Rundheit der Lauffläche sowie horizontale und vertikale Schräglage. Wenn die Durchmesserabweichung der Laufflächen eines Radpaares auf derselben Achse 0,5 mm überschreitet, entsteht ein Unterschied in der Fahrgeschwindigkeit auf beiden Seiten, wodurch die Laufkatze zur Seite mit dem kleineren Durchmesser ausweicht. Übersteigt die Rundheitsabweichung (Elliptizität) der Lauffläche 0,3 mm, kommt es zu periodischem Schienenabtrag, wobei der Abnutzungsabstand dem Umfang des Rades entspricht und das Phänomen sehr deutlich erkennbar ist.
Wenn die horizontale Abweichung der Räder mehr als L/1000 (wobei L der Radabstand ist) beträgt, entsteht eine seitliche Kraft zwischen Rad und Schiene, was eine häufige Ursache für einseitigen Schienenverschleiß ist. Eine vertikale Abweichung der Räder von mehr als L/1000 führt dazu, dass sich die Kontaktfläche zwischen der Lauffläche des Rades und der Schienenoberkante um mehr als 50% verringert. Eine Diagonaldifferenz von mehr als 5 mm oder eine Abweichung der Spurweite zwischen den vier Rädern von mehr als ±5 mm führt zu beidseitigem, abwechselndem Schienenabtrag. Detaillierte Anweisungen zur Korrektur von Radversatz und Spurweite finden Sie in den Artikeln derselben Reihe.Einstellung der Spurweite und Spannweite des Kranlaufwagens: Toleranznormen / Diagonalkorrektur / Praktische Umsetzung der Radausrichtung。
Prüfung auf Verformungen der Konstruktion
Durch Strukturverformungen verursachte Schienenabnutzung macht 15% bis 20% aus. Die seitliche Durchbiegung (horizontale Biegung) des Hauptträgers darf gemäß der Norm GB/T 14405 einen Toleranzwert von S/2000 aufweisen und 20 mm nicht überschreiten. Eine Verwindung des Endträgers führt zum Verlust der Parallelität der beiden Räder auf derselben Seite. Zu den Methoden zur Behebung einer Verwindung des Endträgers gehören das Flammenrichtverfahren (lokale Erwärmung auf 600 bis 800 °C, gefolgt von natürlicher Abkühlung) und das Verfahren mit vorgespannten Zugstangen (Anschweißen von Zugstangen an der Innenseite des Endträgers, um eine gegenläufige Vorspannung auszuüben).
Ungleichmäßige Setzungen des Unterbaus sind für 5% bis 10% der Schienenabnutzung verantwortlich und äußern sich in saisonaler Schienenabnutzung. Prüfverfahren: An beiden Enden der Gleisstrecke sowie in der Mitte der Spannweite werden permanente Setzungsmessstellen eingerichtet, an denen vierteljährlich mit einem Nivelliergerät die Höhenänderungen gemessen werden. Wenn die unterschiedlichen Setzungsraten des Gleisunterbaus über einen Zeitraum von sechs aufeinanderfolgenden Monaten 2 mm/Monat überschreiten, muss eine Unterbauverstärkung vorgenommen werden (Injektionsverstärkung oder Unterfangung mit Pfahlfundamenten).
Verfahren zur Zentrierung bei Schienenkontakt
Die Spurkorrektur hat Vorrang vor der Radausrichtung. Die Korrektur der Spurgeradheit erfolgt durch schrittweises Anheben einzelner Abschnitte mithilfe eines Spindelhubwagens in Verbindung mit einem Theodolit. Die Korrektur einer horizontalen Schiefstellung der Räder erfolgt durch Einlegen von Unterlegscheiben zwischen dem Winkel-Lagergehäuse und dem Endträger. Nach der Justierung müssen die Diagonaldifferenz und die Spannweitenabweichung erneut gemessen werden – als zulässige Grenzwerte gelten eine Spannweitenabweichung von nicht mehr als ±5 mm und eine Diagonaldifferenz von nicht mehr als 5 mm.
Bei starken Verformungen der Konstruktion muss der Hauptträger ausgebaut und gerichtet werden. Das Flammrichtverfahren eignet sich für Hauptträger aus Q235B/Q345B, wobei die Erwärmungstemperatur auf 600–800 °C geregelt wird. Das Verfahren mit vorgespannten Zugstangen eignet sich zur Behebung von Verformungen an den Endträgern. Der Durchmesser der Zugstangen beträgt in der Regel 20 bis 30 mm, und die vorgespannte Kraft liegt bei 60% bis 70% der Streckgrenze der Zugstangen.
Vorbeugung und Instandhaltung
Im Mittelpunkt der Schienenverschleißprävention steht die Einrichtung eines systematischen Überwachungssystems für Schienen und Räder. Prüfintervalle für die Schienengeradheit und die Spurweite: alle 3 Monate bei Schwerlastbetrieb (A6 und höher), alle 6 Monate bei mittlerer Belastung (A4 bis A5) und einmal jährlich bei Leichtlastbetrieb (A3 und niedriger). Bei der Wartung und Instandhaltung der Räder werden drei Kennwerte berücksichtigt: die Felgendicke, der Laufflächendurchmesser und das Lagerspiel. Wenn die Felgendicke auf 60 % der ursprünglichen Dicke abgenutzt ist, muss das Rad ausgetauscht werden.
Das Bedienpersonal führt täglich vor der Inbetriebnahme eine Sichtprüfung der Schienenoberfläche auf Metallspäne durch und achtet während des Betriebs auf charakteristische ungewöhnliche Geräusche. Es wird ein Archiv für Störungen durch Schienenabtrag angelegt, um eine Wissensdatenbank zu Störungen aufzubauen. Krude Heavy Industry wendet das oben beschriebene Prüfsystem bei der Inbetriebnahme vor Ort sowie bei der Wartung und Instandhaltung im Kundendienst an und begrenzt so die durch Schienenabtrag verursachte Rate ungeplanter Stillstände auf unter 21 TP3T.
Häufig gestellte Fragen
Frage: Was ist das deutlichste Anzeichen dafür, dass ein Laufkran die Schiene abnutzt?
Antwort: Es gibt drei besonders intuitive Methoden: Erstens sollte man prüfen, ob an der Seitenfläche des Radkranzes Abriebspuren zu sehen sind; zweitens sollte man darauf achten, ob während des Betriebs ein regelmäßiges, metallisches Reibegeräusch zu hören ist; drittens sollte man messen, ob der Betriebsstrom zu hoch ist (bei Messung mit einer Stromzange gilt eine Differenz der dreiphasigen Ströme von mehr als 10% als Anomalie).
Frage: Was sollte zuerst durchgeführt werden: die Spurkorrektur oder die Radausrichtung?
Antwort: Es muss in der Reihenfolge „zuerst die Schiene, dann das Rad“ vorgegangen werden. Gemäß der Norm GB/T 10183-2023 ist zunächst die Schiene auf die zulässigen Toleranzen einzustellen (Geradheit ±3 mm/40 m, Spurweite ±5 mm), bevor die Radspannweite und die Diagonaldifferenz gemessen werden.
Frage: Ab welchem Ausmaß des Schienenverschleißes muss der Betrieb für Wartungsarbeiten unterbrochen werden?
Antwort: In jedem der folgenden Fälle muss der Betrieb unverzüglich eingestellt werden: Der monatliche Verschleiß der Spurkrone beträgt mehr als 2 mm, die Abweichung des Betriebsstroms beträgt mehr als 25%, die seitliche Verschleißrate der Schiene beträgt mehr als 1 mm/Monat oder während des Betriebs ist ein lautes, metallisches Pfeifen zu hören. Gemäß der Norm GB/T 14405 deuten diese Werte auf eine mögliche Entgleisung hin.
Frage: Wie oft sollten routinemäßige Kontrollen zur Verhinderung von Schienenabtragungen durchgeführt werden?
Antwort: Bei hoher Beanspruchung (A6 und höher) erfolgt die Prüfung alle drei Monate, bei mittlerer Beanspruchung (A4 bis A5) alle sechs Monate und bei geringer Beanspruchung (A3 und niedriger) einmal jährlich. Das Bedienpersonal muss täglich vor der Inbetriebnahme die Schienenoberfläche visuell auf Metallspäne überprüfen. Als Prüfstandards gelten die einschlägigen Bestimmungen der Normen GB/T 3811-2024 und GB/T 14405.
