Schiene light

Future - Leichtbau

2035: Der leichte Hochgeschwindigkeitszug ICE 7 fährt auf Schienen, die sich deutlich von denen des 20. Jahrhunderts unterscheiden. Dank neuer Stahlsorten und Strukturen sind die neuen deutlich graziler als ihre Vorgänger.

10. September 2012
Grundstruktur der neuen, zweiteiligen Schienen (nicht maßstäblich und zur besseren Veranschaulichung ohne Wellenstruktur und Befestigungselemente)
Bild 1: Schiene light (Grundstruktur der neuen, zweiteiligen Schienen (nicht maßstäblich und zur besseren Veranschaulichung ohne Wellenstruktur und Befestigungselemente) )

Zumindest die Schienenwege bieten gute Aussichten für unsere Branche, wenn schon im Antriebsbereich noch kaum etwas für Bänder, Bleche, Rohre und Profile zu holen ist. Das ›wahrscheinlich längste Profil der Welt‹ wird sich zwar erheblich ändern, es wird aber auch künftig gebraucht, um dem Hochgeschwindigkeitszug eine solide Basis zu geben und den Weg zu weisen.

Und es hat für alle Hersteller und Lieferanten des Schienenprofils noch einen weiteren Vorteil: Das Schienen-Profil wird auf jeder Strecke und für jedes Gleis gleich zweimal gebraucht: für die Hinfahrt und die Rückfahrt!–??? Nein, natürlich für das linke und das rechte Rad. Die Schiene wird allerdings weit weniger abgenutzt als 2010, als die ›Eisenbahn‹ noch mit verschleißträchtigen Starrachsen fuhr, und diese Starrachsen noch nicht durch Einzelräder, Einzelradaufhängung und Einzelradantrieb ersetzt waren, sensor-, computer- und satellitengesteuert. 2010 – das war damals, als sich Fahrgestelle noch kreischend durch die Kurven quälten.

Inzwischen, heute, nämlich 2035, gleiten die Hochgeschwindigkeitszüge mit stark verringerter Radlast leise wie eine Katze auf Kissen über die Gleise Gut, jetzt übertreiben wir – ein wenig wenigstens.

Die wahrscheinlich längsten Profile der Welt

Aber: Nicht nur das Fahrwerk, auch das Schienenprofil hat sich in den letzten 25 Jahren dazu natürlich innovativ erheblich verändern und weiterentwickeln müssen – weniger geometrisch als vielmehr materiell. Wo viele nie eine Änderung erwartet hätten, sind 2035 erhebliche Veränderungen zu bestaunen, die Eisenbahnfreunden Freude machen. Auch die Schiene ist Hightech geworden.

Das bekannte Schienenprofil von 2010 stand für Beständigkeit und Beharrungsvermögen: Eisern standen Schiene und Schienenprofil da, festgemauert auf der Erden. Da ändert sich – nichts mehr. Hat man lange gedacht – aber denkste.

Das Bessere ist bekanntlich des Guten Feind, und Hochgeschwindigkeitszüge mit 400 km/h Reisegeschwindigkeit erforderten es, auch auf den Schienenwegen neue Wege zu gehen.

Zwei geklebt

Wir wagten schon 2010 gewagte Prognosen: Weil leichte Züge die Schienen weniger belasten, kann das Profil leichter werden – erheblich. Trotz der hohen Geschwindigkeiten. Weil die neue Verbindungstechnik Kleben absolut besseren und sicheren Halt gibt, kann die Schiene zweigeteilt und – lösbar – verklebt werden.

Heute besteht das Schienprofil aus zwei Hauptelementen: Dem Tragprofil und der lösbar aufgeklebten Lauffläche. Eine kleine Sensation! Die leicht nach innen geneigte Schiene ist damit materialsparend leicht geworden. Und macht auch den Gleisbau leichter. Weil neue Walztechnik neue Möglichkeiten bietet, konnte bis 2035 der Tragteil des Schienenprofils auch so gewellt und durchlöchert werden, dass sich Längenänderungen durch Temperaturschwankungen ›intern‹ auffangen lassen und keinerlei äußerlichen Auswirkungen haben. Und so ist es gekommen, heute, 2035, gibt es die Schiene ›light‹.

Kleben, was das Zeug hält!

Hightech-Klebeverbindungen ersetzen heute, 2035, Nieten, Schrauben und sogar Schweißnähte. Immer noch bessere Klebstoffe werden entwickelt, und der Bedarf an solchen Klebstoffen wächst ungebremst. Aber selbst ein Automobil der gehobenen Mittelklasse aus dem Jahr 2010 enthielt schon etwa 18 Kilogramm Klebstoff.

Wissenschaftler vom Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung haben um 2010 einen lösbaren Schmelzklebstoff mit hoher Zugfestigkeit aus Polyamid entwickelt, der sich wieder lösen lässt, wenn die Verbindung gleichzeitig einer bestimmte Spannung (48 Volt) und Temperatur (65°C) ausgesetzt wird. Stimmt die Spannung nicht, bleibt die Verbindung fest; stimmt die Temperatur nicht, bleibt die Verklebung bestehen. Stimmt beides, wird die Verbindung gelöst – aber nur dann! Ein Traum für alle Konstrukteure, die Klebeverbindung bisher unter ›nicht lösbare Verbindungen‹ eingeordnet haben. Ebenfalls an einem ›schaltbaren‹ Klebstoff wurde an der Universität von Brooklyn gearbeitet: US-Forscher experimentieren dort mit Hydro-Polymer-Gelen, deren Klebekraft sich durch elektrische Felder fast vollständig aufheben lässt.

Auch der bekannte ›Sekundenkleber‹, der aus Cyanacrylat besteht und dadurch klebt, dass seine kurzen Molekülketten sich unter Feuchtigkeit – schon normale Luftfeuchtigkeit genügt – zu Polymeren vernetzen, ist ›lösbar‹. Anhaltende Wärme und Feuchtigkeit (Sauna, Gewächshaus, Spülmaschine) genügen, um die Klebeverbindung zu lösen.

Und der wahrscheinlich längste Sensor der Welt

Weil das Schienenprofil für den unfallfrei verkehrenden Hochgeschwindigkeitszug ICE auch neue Sicherheitsaufgaben übernehmen muss, hat es sich zum längsten Sensor der Welt gewandelt: Es liefert 2035 wichtige Werte für eine sichere Fahrt. Jede Annäherung und jede Berührung, kleinste Gefügeveränderungen und Belastungen, Beschleunigungen und Vibrationen, Schäden und Beschädigungen, Temperaturschwankungen und Rissbildungen werden ständig überprüft – und gegebenenfalls als nicht sicherheitsrelevant verworfen.

Unterstützt wird der ständige Daten-Transfer direkt aus der elektrisch leitenden Struktur der gewalzten Spezialschiene durch einen Foliensensorband, ein Stahlband als Elektronikträger, das zwischen Grundträger und Lauffläche seinen Platz hat und die Schiene auf ihrer gesamten Länge ein ganzes Leben lang begleitet.

Alle Wetter und alle Werte werden gemeldet und zentral erfasst. Induktive, vorbeugende Instandhaltung, Datenerfassung und Datenabgleich, Vergleichstatistik und Hochrechnungen stellen absolut sicher, dass hier keine Schäden eintreten und immer eine freie Strecke garantiert ist, bei jedem Wetter und immer. Und immer das Unfallverbot eingehalten wird, das ja für die Hochgeschwindigkeitszüge vorgeschrieben ist, mit hundertprozentiger Sicherheit und redundant überwacht. Sodass Unfälle nicht nur verhindert, sondern mit Sicherheit ausgeschlossen werden können.

Wolfgang G. Trapp

Freier Fachjournalist aus Swidwin (Polen)

2013: Freudiges Ereignis für Schienenfreunde

Spezialschienen für Hochgeschwindigkeitszüge – made in India: Mit einer Kapazität von 1,2 Mio. t soll ein neues Schienenwalzwerk in Indien demnächst bis 130 m lange Spezialschienen, auch für Hochgeschwindigkeitszüge, herstellen:

Schon ab Frühjahr 2013 soll ein neues, besonders flexibles Universal-Walzwerk des indischen Unternehmens Bhilai Steel Plant (Provinz Chhattisgarh) Spezialschienen produzieren. Indiens einziger Schienenhersteller erweitert seine Produktion und bietet dann auch optimale Einrichtungen zur Herstellung von Spezialschienen für Hochgeschwindigkeitszüge.

Bhilai Steel Plant baut damit seine Produktionskapazitäten aus und strebt eine führende Rolle im Herstellermarkt für Spezialschienen an. Lieferant des Schienenwerkes mit allen seinen Einrichtungen ist ein Konsortium unter Leitung des Mönchengladbacher Spezialunternehmens SMS Meer GmbH. Die SMS Meer liefert unter anderem hydraulische Pressen, Kupfer- und Aluminiumanlagen, Gesenkschmiedeanlagen und Ringwalzwerke, Rohranlagen und komplette Produktionseinrichtungen für das gesamte Spektrum der Profilwalztechnik.

Erschienen in Ausgabe: 05/2012