Teile eines Zuges und einer Eisenbahn: Namen, Funktionen und Gussteile

Wie heißen die Teile eines Zuges? Die schnelle Antwort

Ein Zug besteht aus zwei großen Kategorien von Teilen: Komponenten für Schienenfahrzeuge (das Fahrzeug selbst) und Teile der Eisenbahninfrastruktur (das feste Schienensystem, auf dem es läuft). Zum Rollmaterial gehören Lokomotiven, Drehgestelle, Radsätze, Kupplungen, Bremssysteme und Wagenkastenstrukturen. Zur Eisenbahninfrastruktur gehören Schienen, Schwellen, Befestigungselemente, Weichen und Schotter. Viele der strukturell kritischsten Teile in beiden Kategorien – darunter Drehgestellrahmen, Radnaben, Bremsklötze und Schienenanker – werden durch hergestellt Metallgussverfahren Verwendung von Eisen-, Stahl- oder Aluminiumlegierungen.

Der weltweite Markt für Eisenbahnausrüstung wurde mit über bewertet 180 Milliarden US-Dollar im Jahr 2023 Dies spiegelt die schiere Menge und Komplexität der Komponenten wider, die für den Bau und die Wartung von Schienennetzen weltweit erforderlich sind. Für die Beschaffung, Wartungstechnik und Fertigungsplanung ist es wichtig zu verstehen, wie jedes Teil heißt und welche Funktion es hat.

Hauptteile eines Zuges: Lokomotive und rollendes Material

Die Lokomotive ist die angetriebene Einheit, die den Zug zieht oder schiebt. Ob Diesel-, Elektro- oder Hybridlokomotiven, alle Lokomotiven haben eine Reihe grundlegender struktureller und mechanischer Komponenten gemeinsam.

Karosserie (Karosserie)

Der Wagenkasten ist die äußere Strukturhülle der Lokomotive bzw. des Personen-/Güterwagens. Es wird normalerweise aus hergestellt hochfester Stahl oder Aluminiumlegierung und muss Längsdruckkräften von bis zu standhalten 3.500 kN (787.000 lbf) im Schwerlastverkehr. Der Wagenkasten beherbergt alle Innensysteme – Traktionsausrüstung, Fahrgastunterkünfte oder Laderaum – und ist direkt auf den Drehgestellrahmen montiert.

Drehgestell (LKW)

Das Drehgestell – in Nordamerika „Lastkraftwagen“ genannt – ist die Rahmenbaugruppe mit Rädern, die unter jedem Ende eines Eisenbahnwaggons sitzt. Es trägt die Karosserie, führt das Fahrzeug entlang der Strecke und absorbiert Stöße durch sein Federungssystem. Ein Standarddrehgestell enthält:

• Drehgestellrahmen – der Hauptstrukturguss oder die Hauptkonstruktion, in der Draufsicht typischerweise H-förmig
• Primärfederung — Schraubenfedern oder Gummipolster zwischen Radsatzachskästen und Drehgestellrahmen
• Sekundärfederung — Luftfedern oder Schraubenfedern zwischen Drehgestellrahmen und Wagenkasten
• Achskästen (Journalkästen) — Gussgehäuse, die die Radlager aufnehmen und die Last von der Achse auf den Rahmen übertragen
• Bremsausrüstung — Bremszylinder, Bremsgestänge und Bremsklötze oder -scheiben

Die meisten Personenzüge verwenden zwei Drehgestelle pro Wagen; Bei schweren Güterwagen können drei oder mehr überlange Waggons eingesetzt werden. Drehgestellrahmen für den Güterverkehr werden häufig von hergestellt Stahlguss um statische Lasten von mehr als 25 Tonnen pro Achse zu bewältigen.

Radsatz

Ein Radsatz besteht aus zwei auf eine gemeinsame Achse gepressten Rädern. Die Räder sind Monoblock- (massiv) oder Reifen-auf-Mitte-Ausführungen , mit einem sich verjüngenden Profil, das eine passive Selbstlenkung ermöglicht, wenn der Zug Kurven befährt. In den meisten Teilen der Welt ist die Standardspurweite der Schiene 1.435 mm (4 Fuß 8½ Zoll) , und die Radsatzabmessungen müssen genau dieser Spurweite entsprechen, um eine Entgleisung zu verhindern. Güterwagenräder werden in der Regel aus Stahl der Klassen C oder D gemäß den AAR-Spezifikationen gegossen und müssen wiederholten Temperaturwechseln durch Bremsen standhalten – die Oberflächentemperaturen können darüber hinausgehen 500 °C (930 °F) bei starkem Bremsen.

Koppler (Kupplung)

Kupplungen verbinden einzelne Waggons zu einem Zugverband. Die beiden weltweit vorherrschenden Kupplungskonstruktionen sind:

• AAR-Knöchelkupplung – in ganz Nordamerika verwendet; aus hochlegiertem Stahl gegossen; ausgelegt für Buff-(Druck-)Kräfte von bis zu 4.448 kN (1.000.000 lbf)
• UIC-Schraubkupplung mit Puffern – in Europa verwendet; besteht aus einem zentralen Ketten-/Schraubglied und zwei seitlichen Puffern; weniger effizient für sehr schwere Züge, ermöglicht aber die Kopplung gemischter Flotten

Kupplungskörper, Achsschenkel und Joche werden fast überall von hergestellt Stahlguss Aufgrund der komplexen dreidimensionalen Geometrie und der extremen Stoß- und Zugbelastungen, denen sie standhalten müssen.

Komponenten des Bremssystems

Eisenbahnbremssysteme verwenden mehrere wichtige benannte Teile:

• Bremszylinder — pneumatischer Aktuator, der Luftdruck in mechanische Kraft umwandelt
• Bremsklotz (Bremsschuh) — Reibungselement, das gegen die Radlauffläche gedrückt wird; Gusseisenblöcke werden aufgrund ihrer selbstreinigenden Sandeigenschaften immer noch häufig im Güterverkehr eingesetzt
• Bremsscheibe und Bremssattel — wird in Hochgeschwindigkeits-Personenzügen verwendet; Die Scheiben werden auf der Achse oder dem Rad montiert und von Bremssätteln aus Gusseisen oder Aluminium festgeklemmt
• Dreifachventil / Verteilerventil — pneumatisches Steuergerät, das das Betätigen und Lösen der Bremse als Reaktion auf Druckänderungen in der Zugleitung steuert

Eisenbahnschienenteile: Infrastrukturkomponenten und ihre Namen

Das Gleissystem ist die feste Infrastruktur, die den Zug führt und unterstützt. Jede Komponente hat einen bestimmten Namen und eine bestimmte Funktion innerhalb des P-Wege-Systems.

Schiene

Die Schiene ist die Stahlstange, auf der die Räder laufen. Es besteht aus drei Abschnitten: dem Kopf (die Lauffläche), die Web (der vertikale Stecker) und der Fuß (Basisflansch) das sitzt auf dem Schlafwagen. Moderne Schwerlastschienen wiegen 60–77 kg pro Meter (UIC 60 oder 136 RE-Profil) und werden aus kohlenstoffreichem Manganstahl gewalzt. Die Schienenlängen haben sich dramatisch erhöht – durch die durchgängig geschweißte Schiene (CWR) entfallen herkömmliche Verbindungen, was die Gleiswartung um bis zu reduziert 40 % im Vergleich zur Gelenkschiene.

Schwelle (Eisenbahnschwelle / Schwelle)

Schwellen sind die Querträger, die die beiden Schienen auf der richtigen Spurweite halten. Sie verteilen die Last von der Schiene auf das darunter liegende Schotterbett. Zu den Schwellenmaterialien gehören:

• Beton (vorgespannt) – dominant im modernen Verfolgen; Lebensdauer von 40–50 Jahren; schwerer (je 250–350 kg), aber sehr stabil
• Hartholz — traditionelles Material; wird immer noch in Weichen und Kurven verwendet; Lebensdauer 20–30 Jahre
• Stahl — wird in einigen schweren Industriebahnen verwendet; resistent gegen Feuer und Termiten
• Verbundwerkstoff/Kunststoff – Formulierungen aus recyceltem Kunststoff werden immer beliebter; ähnliche Eigenschaften wie Holz mit längerer Lebensdauer

Schiene Fastening System

Befestigungselemente befestigen die Schiene an der Schwelle und widerstehen vertikalen, seitlichen und longitudinalen Kräften. Zu den Schlüsselkomponenten gehören:

• Schiene clip (elastic clip) — Federstahlklammern (z. B. Pandrol e-clip, Vossloh Skl), die den Schienenfuß greifen; ungefähr liefern 10–14 kN Zehenlast
• Schiene pad — Gummi- oder Polymerpolster zwischen Schienenfuß und Schwelle, das Vibrationen dämpft und die Schwellenoberfläche schützt
• Grundplatte – Gusseisen- oder Stahlplatte, die die Schienenlast auf die Schwellenoberfläche verteilt
• Spike oder Schraubspieß — Wird auf Holzschwellen zur Befestigung von Grundplatten verwendet

Ballast

Schotter ist die Schotterschicht unter und um die Schwellen. Es verteilt Lasten auf den Untergrund, sorgt für Entwässerung und ermöglicht die Anpassung der Gleisgeometrie. Zuschlagsgröße für Granit und Kalkstein 25–50 mm sind am häufigsten. Die Standardballastierungstiefe reicht von 150 mm (Stadtbahn) bis 350 mm (Schwerlast-Hauptstrecken) .

Weiche und Kreuzung (Weiche)

Eine Weiche ermöglicht es Zügen, von einem Gleis zum anderen zu wechseln. Zu seinen benannten Teilen gehören:

• Weichengleise (Weichengleise) – Konische bewegliche Schienen, die sich drehen lassen, um den Zug nach links oder rechts zu lenken
• Backenschienen — die festen Schienen, an denen die Weichenschienen schließen
• Kreuzung (Frosch) — das Gussbauteil aus Manganstahl an der Stelle, an der sich zwei Schienen kreuzen; unterliegen starker Stoßbelastung und werden typischerweise als einzelne Einheit gegossen Hadfields Manganstahl (12–14 % Mn) für extreme Verschleißfestigkeit
• Leitplanken (Leitplanken) — Zusätzliche Schienen, die innerhalb der Laufschiene positioniert sind, um die Spurkränze der Räder durch den Herzstückspalt zu führen
• Weichenmaschine (Weichenmotor) — elektrischer oder hydraulischer Aktuator, der die Weichenschienen bewegt; Gussgehäuse schützen den Mechanismus vor Witterungseinflüssen und Stößen

Schieneway and Train Casting Parts: What Gets Cast and Why

Gießen ist die vorherrschende Herstellungsmethode für Eisenbahnkomponenten, die komplexe Formen, hohe Masse und außergewöhnliche Festigkeit erfordern. Die Eisenbahnindustrie verwendet drei primäre Gießverfahren: Sandguss, Feinguss und Schaumausschmelzguss – abhängig von der Geometrie des Bauteils, Maßtoleranzanforderungen und Produktionsvolumen.

Die folgende Tabelle fasst die wichtigsten Eisenbahngussteile, ihre Materialien und ihre Gussverfahren zusammen:

Warum Casting bevorzugt wird Schieneway Parts

Aus mehreren technischen und wirtschaftlichen Gründen ist Gießen das Fertigungsverfahren der Wahl für die Eisenbahnindustrie:

• Komplexe Geometrie in einem Stück — Drehgestellrahmen, Kupplungskörper und Seitenrahmen haben dreidimensionale Formen mit inneren Hohlräumen und variabler Wandstärke, die bei einer Fertigung aus Stahlblech Dutzende von Schweißverbindungen erfordern würden. Beim Gießen werden diese als ein einziges integrales Teil hergestellt, wodurch Schweißermüdungsfehler vermieden werden.
• Hohe Masse mit kontrollierten Eigenschaften — Eisenbahnkomponenten müssen schwer genug sein, um unter extremen dynamischen Belastungen ihre strukturelle Steifigkeit aufrechtzuerhalten. Das Gießen ermöglicht eine präzise Steuerung der Legierungszusammensetzung und der Abkühlgeschwindigkeit, um gleichzeitig die erforderliche Härte, Zähigkeit und Dauerfestigkeit zu erreichen.
• Kostengünstig für die Massenproduktion — Sandgussformen für Standardkomponenten von Güterwagen (Seitenrahmen, Polster) können tausende Male wiederverwendet werden, wodurch die Kosten pro Einheit bei den von Eisenbahngesellschaften der Klasse I benötigten Mengen, die möglicherweise bestellen, wettbewerbsfähig sind 10.000–50.000 Gussteile für Güterwagen pro Jahr .
• Kaltverfestigung von Manganstahl – Überquerende Frösche aus Hadfields Manganstahl werden bei Aufprall tatsächlich härter. Diese Eigenschaft ist nur im Gusszustand erreichbar; Die Legierung kann nicht geschweißt oder bearbeitet werden, ohne ihre Kaltverfestigungsfähigkeit zu verlieren.

Wichtige Eisenbahnteile nach System: Eine vollständige Referenztabelle

Qualitäts- und Zertifizierungsstandards für Eisenbahngussteile

Schieneway casting parts are among the most rigorously tested industrial components in any sector. A single failed bogie frame or coupler can cause a derailment with massive safety and financial consequences. The following standards govern their production and qualification:

• AAR M-201 – Spezifikation der Association of American Railroads für Seitenrahmen und Polster von Güterwagen (Nordamerika). Erfordert bei jedem Guss eine spezifische chemische Zusammensetzung, mechanische Eigenschaften und zerstörungsfreie Prüfung (NDT).
• EN 13262 – Europäische Norm für Eisenbahnräder, die Materialqualitäten, Maßtoleranzen und Ultraschallprüfanforderungen abdeckt.
• EN 13749 — Europäische Norm, die die strukturellen Anforderungen an Drehgestellrahmen festlegt, einschließlich Ermüdungstests unter simulierten Betriebslasten für mindestens 10 Millionen Ladezyklen .
• UIC 860 — Technische Spezifikation des Internationalen Eisenbahnverbandes für Stahlgussteile, die im Schienenfahrzeugbau verwendet werden.
• GB/T-Standards (China) – China Railways eigene Reihe von Guss- und Materialstandards, angewendet auf einen der weltweit größten Schienenherstellungssektoren, der über produzierte 4.000 Lokomotiven und 50.000 Güterwagen allein im Jahr 2022.

Alle sicherheitskritischen Gussteile werden einer obligatorischen zerstörungsfreien Prüfung unterzogen Magnetpulverprüfung (MPI), Ultraschallprüfung (UT) und Durchstrahlungsprüfung (RT) um innere Porosität, Risse oder Einschlüsse zu erkennen, bevor das Teil in Betrieb genommen wird. Viele Spezifikationen erfordern auch destruktive Couponprüfung aus jeder Schmelze des Stahls, um Zugfestigkeit, Streckgrenze, Dehnung und Charpy-Schlagzähigkeitswerte bei Betriebstemperaturen zu überprüfen.

Wartungszyklen für wichtige Zug- und Eisenbahnteile

Das Verständnis der Wartungsintervalle hilft Beschaffungsteams bei der Planung von Ersatzteilbeständen und Gussaufträgen. Nachfolgend sind typische Inspektions- und Austauschintervalle für die kritischsten Komponenten aufgeführt: