(57)【要約】【解決手段】レールに沿って移動可能な且つ少なくともこのレールの走行面に押付け可能な、回転可能な少なくとも１つの切削による成形工具を用いての、このレールの走行面を加工するための方法および装置が記載されている。有利な構造状況を提供するために、前記切削による成形工具による前記加工の後、形状加工されたレール表面に適合された、少なくとも１つのローラ本体が、前記レールの前記走行面の非平滑性の平滑化の目的で、前記レールの前記走行面の冷間変形をしつつ、前記レールの上を通って転動されることが提案される。
2021533292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レールに沿って移動可能な且つこのレールの走行面に押付け可能な、回転可能な少なくとも１つの切削による成形工具を用いての、このレールの走行面を加工するための方法において、
前記切削による成形工具による前記加工の後、形状加工されたレール表面に適合された、少なくとも１つのローラ本体が、前記レールの前記走行面の非平滑性の平滑化の目的で、前記レールの前記走行面の冷間変形をしつつ、前記レールの上を通って転動される、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ローラ本体は、０．００１と２０％との間の先走りまたは遅走するスリップを伴って、前記レールの上を通って転動されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
予め与えられた、特に微細構造を与えられた表面構造を有する、前記レールより高強度な材料から成る前記ローラ本体が、前記レールの上を通って転動され、
この表面構造が、この転動のプロセスにおいて、塑性的にこのレール内へと押し込まれることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記ローラ本体は、０．８から２ＧＰａまで、特に１．２から１．７ＧＰａまでの名目上の接触圧力でもって、前記レールの上を通って転動されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の方法。
【請求項５】
少なくとも２つのローラ本体が、相前後して、前記レールの前記走行面の冷間変形をしつつ、前記レールの上を通って転動されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の方法。
【請求項６】
これらローラ本体は、異なるスリップを伴って、及び／または、異なる表面構造、及び／または、異なる接触圧力でもって、前記レールの上を通って転動されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
レール案内された加工車両（３）によって、レール（２）の走行面（１）を加工するための装置であっては、この装置が、
前記レール（２）に沿って移動可能な且つ前記レールの前記走行面（１）に押付け可能な、回転可能な少なくとも１つの切削による成形工具（４）を備えている様式の上記装置において、
前記切削による成形工具（４）に、この切削による成形工具の作業方向（５）において、形状加工されたレール表面に適合されたローラ本体（６）が、後続して配置されており、
このローラ本体が、
前記レール（２）の前記走行面（１）の非平滑性の平滑化の目的で、前記レール（２）の前記走行面（１）の冷間変形をしつつ、前記加工車両（３）によって前記レールに沿って移動可能であり、
且つ、その際、位置調節駆動装置（７）によって、前記レール（２）の前記走行面（１）に対して押付け可能である、
ことを特徴とする装置。
【請求項８】
前記ローラ本体（６）は、回転駆動装置（８）及び／または制動駆動装置を備えており、この回転駆動装置（８）及び／または制動駆動装置が、このローラ本体（６）を、０．００１と２０％との間の先走りまたは遅走するスリップ（ｓ）を伴って、前記レールの上を通って転動させることを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記ローラ本体（６）は、前記レール（２）より高強度な材料から成り、且つ、予め与えられた、＜１０μｍ、特に１μｍの粗面深さを有する、特に微細構造を与えられた表面構造（９）を有していることを特徴とする請求項７または８に記載の装置。
【請求項１０】
前記ローラ本体（６）は、前記位置調節駆動装置（７）によって、０．８から２ＧＰａまで、特に１．２から１．７ＧＰａまでの名目上の接触圧力でもって、前記レール（２）の前記走行面（１）に対して押付けされていることを特徴とする請求項７から９のいずれか一つに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レールに沿って移動可能な且つこのレールの走行面に押付け可能な、回転可能な少なくとも１つの切削による成形工具を用いての、レールの走行面を加工するための方法、および、この方法の実施のための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両軌道のレールは摩耗の影響下にあり、この摩耗が、レールとこのレールの上で転動する鉄道車両車輪との間の接触力によって生じさせられる。その際、生じる、所望されない磨耗に基づくレール横断面の変化は、耐用期間の延長のために、規則的に、または、誘因に関連付けられて、リプロファイリングのための方法に被せられる。同様に予防的な加工も可能である。
走行されたレール頭部の領域内におけるレール非平坦性は、（レール軸線に沿っての）長手方向の波、（レール軸線を横切る）波状起伏、および、最終的に粗面性に配分される。長手方向の波は、通常、走行作動によって生成する。波状起伏は、例えば、同様に、レール頭部のフライス加工によっても生成する。粗面性は、特に、レール頭部の研削加工の際に生成する。
レール頭部のリプロファイリングは、主に、例えば研削加工、平削り加工、回転平削り加工またはフライス加工のような、切削による加工方法によって行われ、その際、この加工方法が、取り外されたレールにおいて行われるか、または、現今、大抵の場合、レール案内される加工車両を用いて、敷設された軌道において行われ得る（特許文献１）。
【０００３】
レールのリプロファイリングのための方法および装置は、例えば特許文献２から公知である。この特許文献２内において、軌道案内された加工車両が開示されており、この加工車両によって、基本的に走行表面および走行エッジ部を備える、レールの走行面が表面フライス加工を用いて、および、必要な場合に研削工程を用いて、再び目標プロフィルに近づけられる、または、近似される。
この様式の方法およびこの様式の加工車両によって、短時間に能率的な方法で、レールの目標プロフィルが回復され得る。これら方法および加工車両の使用は、しかしながら、従来、ただ貫通する軌道部分の上だけで可能であり、それに対して、例えば転轍器および交差部の領域内におけるようなレールの中断を有する軌道部分において、リプロファイリングが、しばしば、手で動かされる加工工具またはより小さな特別の装置によって行われる。
それ故に、特許文献１によって、レールのリプロファイリングのための方法および装置が提案され、この方法によって、能率的且つ規定されたリプロファイリングが、同様に転轍器および軌道交差部の領域内においても可能である。
【０００４】
フライス加工、または、場合によっては、同様に研削加工により生成するような、レールのリプロファイリングの後の、レール表面における周期的な粗面性が、音圧の本質的な増大を、鉄道車両の車輪によるレールの転動（Ｕｅｂｅｒｒｏｌｌｅｎ）の際に誘起し、このことは、周囲環境の高い音響的な負荷をこの転動の際に具現することが判明した（非特許文献１）。
【０００５】
レール走行作動の結果として、走行面を形成するレール上側面の上で、局部的な、周期的な走行面非平坦性が生じ、これら走行面非平坦性は、鉄道車両の車輪の転動の際に、振動および固体伝播音を誘起し、これら振動および固体伝播音が、周囲環境の迷惑な騒音、および、乗客の迷惑な騒音および迷惑な振動を誘起する。
走行面非平坦性の早期の認識のための可能性は、特許文献３から公知である。新しく研削されたレール及び／またはレール領域の粗面性の検出のために、この目的のために、渦電流検査センサーが、レール要素の領域にわたって案内され、且つ、測定信号が位置に依存して評価される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ヨーロッパ特許出願公開第２  ６３８  ２０９  Ａ１号明細書
【特許文献２】国際出願公開第０２／０６５８７号パンフレット
【特許文献３】ヨーロッパ特許出願公開第１  ６１２  ５５１  Ａ１号明細書
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｓａｄｅｇｈｉ，  Ｊ．，  Ｈａｓｈｅｍｉｎｅｚｈａｄ，  Ａ．  Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ  ｂｅｔｗｅｅｎ  ｒｏｌｌｉｎｇ  ｎｏｉｓｅ  ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｒａｉｌ  ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ  ｏｆ  ｔａｎｇｅｎｔ  ｔｒａｃｋｓ  ａｎｄ  ｃｕｒｂｅｓ  ｉｎ  ｔｉｍｅ  ａｎｄ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｄｏｍａｉｎｓ．  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ  ２０１６；  １０７：  １０  −  １８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
これに伴って、本発明の根底をなす課題は、１つの方法を提示すること、および、１つの装置を提供することであり、その際、レールのリプロファイリングの後に、例えばフライス加工または場合によっては同様に研削によっても生成するような、レール表面における周期的な粗面性が、容易な手段で低減され得る。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、この提示された課題を、
前記切削による成形工具による前記加工の後、形状加工されたレール表面に適合された、少なくとも１つのローラ本体が、前記レールの前記走行面の非平滑性の平滑化の目的で、前記レールの前記走行面の冷間変形をしつつ、前記レールの上を通って転動される、
ことによって解決する。
【発明の効果】
【００１０】
圧延ロールとして作用するローラ本体は、このローラ本体の外套でもって、レールの走行面の上で転動し、その際、この走行面の上で、１つの軸線を中心に転動する外套面の生成曲線（Ｅｒｚｅｕｇｅｎｄｅ）は、形状加工された、即ち既にリプロファイリングされたレール表面の断面に相応する。
本発明に従う方法において、レール保守の領域内において、例えば、フライス加工、平削り加工（Ｄｏｂｅｌｎ）、及び／または、研削による、レールリプロファイリングプロセスに引き続いて、リプロファイリングの際に生成された非平滑性、特に長手方向の波もしくは波状起伏を平滑化するため、及び／または、表面の粗面性を修正するために、リプロファイリングされた走行面に適合する、１つまたは複数のローラ本体が、高い接触圧力を有して、レールの上を通って転動される。
ローラ本体による後加工が研磨的に行われるのではなく、むしろ、冷間変形をしつつ、即ち材料切削無しに行われることは、本発明にとって本質的である。この方法は、従って、火花無しにおよび残留物無しに、並びに、レール内へのレール強度に影響を及ぼす熱入力無しに作用する。
高い接触圧力によって、レールとの相応して小さな接触面において、所望された冷間変形を誘起する加圧の状態になる。レール表面における周期的な粗面性を減少するため、および、鉄道車両車輪によるレールの転動の際に発生するような、騒音の発散を回避するもしくは著しく低減するために、特に、波状起伏は平滑にされるべきである。
【００１１】
ローラ本体は、少なくともレールの走行面の冷間変形をしつつ、レールの上を通って転動される。しかしながら、同様に走行エッジ部も本発明に従い加工され得る。
【００１２】
ローラ本体が、０．００１と２０％との間の先走りまたは遅走するスリップ（ｖｏｒ−  ｏｄｅｒ  ｎａｃｈｅｉｌｅｎｄｅｎ  Ｓｃｈｌｕｐｆ）を伴って、レールの上を通って転動される場合、この方法によって、更により良好な成果が達成され得る。ローラ本体は、従って、必要に応じて、このローラ本体がレールの上でスリップの無い押圧転動の際に行う回転よりも、より迅速に、または、より遅鈍に回転する。
【００１３】
ローラ本体が、前記レールより高強度な材料から成り、且つ、予め与えられた、特に微細構造を与えられた表面構造でもって、レールの上を通って転動され、その際、この表面構造が、この転動のプロセスにおいて、塑性的にこのレール内へと押し込まれる場合、好適である。ローラ本体は、レールの上で転動する外套面の上で、所望された、微細構造を与えられた表面構造を有しており、この表面構造が、スリップを伴いまたはスリップ無しに、レールの上を通って転動される。
この表面構造は、所定の丘部および谷部を有する表面を意味し、その際、レール表面内へと食い込む丘部が、このレールの走行面の塑性的な変形を促進する、局部的なピーク圧力を発生可能である。これに伴って、長手方向の波もしくは波状起伏は、少なくとも部分的に平滑化され得る。
【００１４】
ローラ本体とレールとの間の必要な加圧を、是認できる手間暇でもって達成可能とするために、ローラ本体が、０．８から２ＧＰａまで、特に１．２から１．７ＧＰａまでの名目上の接触圧力でもって、レールの上を通って転動されることは提案される。
この名目上の接触圧力は、（理想化された）平滑なローラ本体と、（理想化された）平滑なレールとの間の接触圧力を意味する。
【００１５】
前記されたこれら処置は、合目的に、レールの表面近傍の塑性化を支援し、波もしくは波状起伏の平滑化にとって役に立つ。
この方法の目的は、車輪−レール−システムにおいて音を発生する振動の励起の原因として見なされる、レールの走行面におけるリプロファイリングによって生成される非平滑性を、この課題が防止される程度に平滑化することである。
【００１６】
少なくとも２つのローラ本体が、相前後して、レールの走行面の冷間変形をしつつ、レールの上を通って転動され得、その際、ローラ本体が、異なるスリップを伴って、及び／または、異なる表面構造、及び／または、異なる接触圧力でもって、レールの上を通って転動される場合、特に有利である。
【００１７】
同じように、成形工具およびローラ工具は、同様に不動の加工装置の上で、構成されていることは可能であり、且つ、レールが、この場合には、送りによって、この成形工具およびローラ工具に沿って、少なくとも１本のレールの走行面の加工のために移動され得る。
【００１８】
少なくともレールの走行面を加工するための、本発明に従う装置が、レール案内された加工車両、もしくは、不動の加工装置を備えており、その際、加工車両、もしくは、加工装置は、一方では成形工具およびローラ工具が、および、他方ではレールが、相対して移動可能であり、その際、レールの走行面に押付け可能な、回転可能な少なくとも１つの切削による成形工具がレールを加工する、ように構成されている。
前記切削による成形工具に、この切削による成形工具の作業方向において、形状加工されたレール表面に適合されたローラ本体が、後続して配置されており、
このローラ本体が、
前記レールの前記走行面の非平滑性の平滑化の目的で、前記レールの前記走行面の冷間変形をしつつ、前記加工車両によって前記レールに沿って移動可能であり、
且つ、その際、位置調節駆動装置によって、前記レールの前記走行面に対して押付け可能である。
【００１９】
前記方法を実施するための本発明に従う装置は、図の説明内において図示されている。
【００２０】
図内において、本発明の対象は、概略的、例示的に図示されている。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に従う装置を有する加工車両の側面図である。
【図２】側面図における、図１の装置の拡大された詳細図である。
【図３】レールの上で転動するローラ本体の斜視図である。
【図４】フライス加工に起因する長手方向の波の平滑化を図示したグラフである。
【図５】フライス加工に起因する横方向の波（波状起伏）の平滑化を図示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
レール案内された加工車両３によって、レール２の走行面１を加工するための装置は、レールに沿って移動可能な且つこのレールの走行面１に押付け可能な、回転可能な少なくとも１つの切削による成形工具４を備えている。
切削による成形工具４に、レール長手方向に延びるこの切削による成形工具の作業方向５において、形状加工されたレール表面に適合されたローラ本体６が、後続して配置されており、このローラ本体は、レール２の走行面１の非平滑性の平滑化の目的で、レール２の少なくとも走行面、特に形状加工されたレール表面の冷間変形をしつつ、加工車両３と共にレール２に沿って移動可能であり、且つ、その際、位置調節駆動装置７によって、レール２の走行面１に対して所定の圧接力ＦＡでもって押付け可能である。
加工車両３は、場合によっては、場合によっては相互に依存せずに動作する２つまたは複数の車両、例えば切削による成形工具４のための少なくとも１つの車両と、ローラ本体６のための少なくとも１つの車両とから成っている。
【００２３】
ローラ本体６は、回転駆動装置８を備えており、この回転駆動装置が、このローラ本体を、０．００１と２０％との間の先走りまたは遅走するスリップｓを伴って、レール２の上を通って転動させる。この回転駆動装置８が、同様に、制動駆動装置として作用することは可能である。
ローラ本体６は、レールより高強度な材料から成り、且つ、予め与えられた、＜１０μｍ、特に１μｍの粗面深さを有する、特に微細構造を与えられた表面構造９を有している。
【００２４】
ローラ本体は、例えば、５０ｍｍより小さな直径Ｄを有しており、且つ、位置調節駆動装置７によって、０．８から２ＧＰａまで、特に１．２から１．７ＧＰａまでの名目上の接触圧力でもって、レールの走行面に対して押付けされている。
この名目上の接触圧力は、レールとローラ本体との間の接触領域内において支配的である。
【００２５】
前もって研磨的に加工されたレールの転動の後、既に合目的に選択された接触パラメータ（転動体直径、接触圧力、および、それぞれに応じた幾何学的形状、および、先走りまたは遅走するスリップでもっての０．００１と２０％との間の負荷）を用いて、表面性状を、所望された意味において調整することが可能であるということが、数値的な検査において判明した。
ローラ本体による、レールの所定の転動により、粗面性のピークの平滑化の事態となる。
【００２６】
図４は、１．２５ＧＰａの接触圧力でもって、および、１．５％の制動状態のスリップを伴っての、複数のシミュレートされた転動の前後での、表面座標の図示に対する、長手方向の波ピークの粗面性の計算を示している。レールは、ｘ座標の方向に延びている。ｚ座標は、レール縦軸線に相応する。
１２μｍの波ピーク高さのために、与えられた条件のもとで、１回の転動サイクルは、このレールを平滑化するために十分である。特に、平滑なローラ本体による転動の際の、長手方向の波の平滑化が図示されている。接触圧力は、後行する、即ち制動状態の１．５％のスリップにおいて、１．２５ＧＰａに相応する。レール鋼は、Ｒ２６０の品質等級を有している。
１回の転動サイクルは、十分な平滑化のために充分である。
【００２７】
図５内において、横方向の波（波状起伏）の平滑化が図示されている。ｙ座標は、レール横軸線に相応する。平滑なローラ本体による転動の際の、横方向の波の平滑化は、例示的な２つの場合、即ち、１．５％の後行するスリップを伴って、および、品質等級Ｒ２６０のレール鋼によって、１．５２ＧＰａの接触圧力でもって一度、および、１．６９ＧＰａの接触圧力でもって二度の場合に関して図示されている。
上述の選択されたパラメータによって、横方向の波は、ただ１回の転動だけによって、実質的におよび規模からして、レールフライス加工に直接的に後続配置された研削による平滑化と匹敵して平滑化可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１    走行面
２    レール
３    加工車両
４    切削による成形工具
５    作業方向
６    ローラ本体
７    位置調節駆動装置
８    回転駆動装置
９    表面構造
Ｄ    直径
ＦＡ  圧接力
ｓ    スリップ
【図１】
2021533292.tif 000003
【図２】
2021533292.tif 000004
【図３】
2021533292.tif 000005
【図４】
2021533292.tif 000006
【図５】
2021533292.tif 000007
【国際調査報告】
2021533292.tif 000008
2021533292.tif 000009
2021533292.tif 000010
2021533292.tif 000011
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