Vignolschiene
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Die Vignolschiene oder Breitfußschiene ist ein gewalztes Stahlprofil, das insbesondere zum Bau von Gleisen für Schienenbahnen verwendet wird.
Geschichte
Erfunden wurde sie um 1830 von dem US Amerikaner Robert L. Stevens. Sie erfuhr später Verbesserungen durch den Engländer Charles Vignoles, der somit auch ihren Namen prägte.
Profil
Die Grundform der Vignolschiene ist bis heute unverändert und wird für modernes Schienenmaterial eingesetzt. Die Breitfußschiene besteht aus einem breiten Fuß, der auf seiner Unterseite plan ist; mit diesem wird sie meist auf Schwellen befestigt. Darauf steht senkrecht ein schmaler Steg, der an seinem oberen Ende den Schienenkopf trägt.
Die Oberseiten der beiden Schienen sind leicht zur Mitte des Gleises hin geneigt und ermöglichen so auf gerader Strecke eine Zentrierung des rollenden Radsatzes.
Varianten
Nach Profil
Zur Bezeichnung verwendet man das Metergewicht des Profils. Die erste deutsche Eisenbahn von Nürnberg nach Fürth (1835) verwendete ein Profil von 12 kg/m. Um 1940 waren Profile von etwa 50 kg/m üblich.
Heute kommen im Bereich der Deutschen Bahn AG noch drei Profile zur Anwendung. Das mit dem geringsten Gewicht ist das S 49 mit 49 kg/m Stahl für Nebenstrecken und Nebengleise. Das Standardprofil S 54 mit 54 kg/m findet man auf Hauptstrecken und Bahnhofsgleisen. Das UIC 60 Profil wiegt 60 kg/m und wird meist für neue Hochgeschwindigkeitstrassen vorgesehen.
Straßenbahnbetriebe bauen auf eigenem Gleiskörper aufgrund geringer Belastung meist ein S 41 Profil ein, die Bahnbetriebe in Tagebauen aufgrund der hohen Belastung das Profil S 64.
Eine zweite Variante der Vignolschiene ist die Kranschiene; diese ist jedoch im Vergleich zu den bei der Eisenbahn eingesetzten Schienen niedriger und hat einen dickeren Steg, damit sie der stärkeren Belastung standhält.
Nach Güte
Schienen werden generell auch nach ihrer Güte klassifiziert, die als Zugfestigkeit in N/mm2 gemessen und mit dem Hersteller, der Profilbezeichnung und dem Walzjahr in die Schiene eingewalzt wird. Üblich sind Güten von 700, 800 oder 900. In Einzelfällen wurden auch Schienen mit 1000er, 1100er oder sogar 1400er Güte hergestellt. Mit höherer Zugfestigkeit nimmt allerdings nicht nur die Verschleißfestigkeit zu, sondern die Bruchgefahr steigt ebenfalls an.
Herstellung
Eisenbahnschienen werden aus qualitativ hochwertigem Stahl gewalzt, was seit jeher auf Duo- oder Trio-Reversier-Walzgerüsten passiert. Nach etwa zehn Walzvorgängen sind die Schienen fertig; sie werden dann gegebenenfalls noch einer Kopfhärtung (Abschrecken aus der Walzhitze durch Tauchen des Schienenkopfes in ein Härtebad oder induktives Aufheizen und anschließendes Pressluftkühlen des Schienenkopfes) unterzogen. Nach dem Auskühlen folgt kaltes Richten auf einer Rollenrichtmaschine.
Hergestellt werden die Schienen entweder gleich als 120-m-Langschienen oder sie werden noch im Werk zu Langschienen verschweißt (typischerweise jeweils drei Teilstücke zu 40 m). Weitere Schweißungen bis hin zu 360-m-Stücken sind möglich. Die Langschienenlogistik erfordert lange Spezialwagengespanne und mehrere parallel arbeitende Krane und ist damit anspruchsvoller als die für Kurzschienen, spart jedoch teure Schweißarbeiten im Baugleis. Schienen für enge Kurvenradien (deutlich unter 300 m), die nicht vor Ort in die Krümmung gelegt werden können, werden evtl. ab Werk auf einer Dreirollenmaschine vorgebogen.
War früher die Bahnschiene das Brotprodukt fast aller Walzwerke, sind die Qualitätsanforderungen heutzutage so hoch, dass es nur noch wenige spezialisierte Schienenwerke gibt. Hohe Stahlqualität, geringe Walztoleranzen und Wirbelstrom-Oberflächenprüfung aller Schienen sind selbstverständlich geworden.
Das größte Schienenwalzwerk Europas (in Donawitz, Österreich) und das einzige verbliebene Schienenwalzwerk Deutschlands gehören zur Division Bahnsysteme der voestalpine AG.