DE102021214556A1

DE102021214556A1 - Schienenfahrzeug

Info

Publication number: DE102021214556A1
Application number: DE102021214556.6A
Authority: DE
Inventors: Alexander Fege; Heiko Meyer; Kilian Rossig
Original assignee: Siemens Mobility GmbH
Current assignee: Siemens Mobility GmbH
Priority date: 2021-12-16
Filing date: 2021-12-16
Publication date: 2023-06-22
Also published as: WO2023110371A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug (SF), das zur Erhöhung eines Kraftschlussbeiwerts zwischen einem Rad (2a) des Schienenfahrzeugs (SF) und einer vom Schienenfahrzeug (SF) befahrenen Schiene (1) ausgebildet ist.
Das Schienenfahrzeug (SF) weist ein Rad (2a), eine erste Gleiskonditioniereinrichtung (BESa) und eine zweite Gleiskonditioniereinrichtung (5a) auf. Die erste Gleiskonditioniereinrichtung (BESa) ist in Fahrtrichtung (FR) des Schienenfahrzeugs (SF) gesehen vor einem betrachteten Rad (2a) angeordnet und dazu ausgebildet, Sand in einen Rad-Schiene-Spalt derart auszubringen, dass mit Hilfe des Sands der Kraftschlussbeiwert des betrachteten Rads (2a) zur Schiene (1) erhöht wird. Die zweite Gleiskonditioniereinrichtung (5a) ist in Fahrtrichtung (FR) des Schienenfahrzeugs (SF) gesehen nach dem betrachteten Rad (2a) angeordnet und dazu ausgebildet, derart Luft auf die Schiene (1) aufzubringen, dass die Schiene (1) zumindest teilweise von Sand, der vom betrachteten Rad (2a) beim Fahren zermahlen wurde, für ein Rad (2b), das dem betrachteten Rad (2a) nachfolgt, zumindest teilweise gereinigt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug, das zur Erhöhung eines Kraftschlussbeiwerts zwischen einem Rad des Schienenfahrzeugs und einer vom Schienenfahrzeug befahrenen Schiene ausgebildet ist.
Unter dem Kraftschlussbeiwert wird ein Verhältnis zwischen einer übertragbaren Umfangskraft und einer Normalkraft verstanden. Beim Schienenfahrzeug wird als Umfangskraft eine übertragbare Antriebskraft bezeichnet, die am Umfang eines Schienenfahrzeug-Rads angreift und dieses in Längsrichtung des Schienenfahrzeugs antreibt oder abbremst. Als Normalkraft wird beim Schienenfahrzeug die Kraft bezeichnet, die über das Rad des Schienenfahrzeugs auf die vom Schienenfahrzeug befahrene Schiene drückt. Sie wird durch das Gewicht des Schienenfahrzeugs erzeugt.
Der Kraftschlussbeiwert ist maßgeblich für Zugkraft bzw. Bremskraft des Schienenfahrzeugs.
Es ist bekannt, zur Verbesserung der Zugkraft bzw. der Bremskraft eines Schienenfahrzeugs Maßnahmen an den Schienen zu ergreifen, die auch als Gleiskonditionierung bezeichnet werden.
Aus Dokument WO 2019 219223 A1 ist bekannt, mit Hilfe einer Messeinheit einen Querversatz einer von einem Schienenfahrzeug befahrenen Schiene relativ zu einem Wirkbereich einer Gleiskonditioniereinheit zu ermitteln.
Die Gleiskonditionier-einheit wird dazu verwendet, um bevorzugt Sand als Hilfsmedium auf die befahrene Schiene aufzubringen, so dass der Kraftschluss-Beiwert zwischen der Schiene und dem Rad des Schienenfahrzeugs erhöht wird.
Es ist auch bekannt, zur Erhöhung des Kraftschlussbeiwerts durch eine Gleiskonditioniereinheit Luft, bevorzugt Druckluft, auf die Schiene bzw. auf den zugehörigen Schienenkopf aufzubringen, um dort anhaftende Restfeuchtigkeit zu reduzieren bzw. gänzlich zu entfernen. Mit Hilfe der Druckluft wird auch eine Reinigung der Schiene bzw. des Schienenkopfs erreicht.
Mit Bezug auf die oben beschriebene Besandung ist ein zugehöriger Sandstreu-Auslass in Fahrrichtung des Schienenfahrzeugs gesehen vor einem betrachteten Rad (bzw. vor einer betrachteten Radachse) angeordnet, um den Kraftschluss zwischen dem betrachteten Rad und der Schiene zu erhöhen. Der Sand wird beim Fahren über den Sandstreu-Auslass vor dem betrachteten Rad ausgebracht und durch dieses nachfolgend überrollt.
Dadurch ändern sich mechanischen Eigenschaften des Sands, dessen Sandkörner werden verkleinert und abgerundet. Dies führt bei einem Rad, das dem betrachteten Rad in Fahrtrichtung gesehen nachfolgt, zu einem verminderten Kraftschluss und letztlich zu einer Zugkraftminderung beim Schienenfahrzeug.
Im Fall von Eisbildung auf der Schiene bzw. im Fall einer stark beschneiten Schiene bildet sich für das nachfolgende Rad auch ein zerkleinertes Eis-Sand-Gemisch bzw. Schnee-Sand-Gemisch, was wieder zu einer Zugkraftminderung beim Schienenfahrzeug führt.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung anzugeben, mit der mit Blick auf die beiden bekannten Möglichkeiten zur Gleiskonditionierung eine Kraftschluss-Verbesserung erreicht wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug, das zur Erhöhung eines Kraftschlussbeiwerts zwischen einem Rad des Schienenfahrzeugs und einer vom Schienenfahrzeug befahrenen Schiene ausgebildet ist.
Das Schienenfahrzeug weist ein Rad, eine erste Gleiskonditioniereinrichtung und eine zweite Gleiskonditioniereinrichtung auf. Die erste Gleiskonditioniereinrichtung ist in Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs gesehen vor einem betrachteten Rad angeordnet und dazu ausgebildet, Sand in einen Rad-Schiene-Spalt auszubringen, so dass mit Hilfe des Sands der Kraftschlussbeiwert des betrachteten Rads erhöht wird.
Die zweite Gleiskonditioniereinrichtung ist in Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs gesehen nach dem betrachteten Rad angeordnet und dazu ausgebildet, derart Luft auf die Schiene aufzubringen, dass die Schiene zumindest teilweise von Sand, der vom betrachteten Rad beim Fahren zermahlen wurde, für ein Rad, das dem betrachteten Rad beim Fahren nachfolgt, zumindest teilweise gereinigt wird.
Damit wird erreicht, dass die Schiene für ein Rad, das dem betrachteten Rad nachfolgt, gereinigt wird - von zermahlenem Sand, von einem Gemisch aus Eis und Sand bzw. von Schnee und Sand, sowie von Restfeuchtigkeit, die am Gleis anhaftet.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die zweite Gleiskonditioniereinrichtung bzw. eine zugehörige Luftauslassdüse am Fahrwerk des Schienenfahrzeugs befestigt.
In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung ist die zweite Gleiskonditioniereinrichtung bzw. die zugehörige Luftauslassdüse am Wagenkasten des Schienenfahrzeugs befestigt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die zweite Gleiskonditioniereinrichtung bzw. die zugehörige Luftauslassdüse unmittelbar nach dem betrachteten Rad oder unmittelbar nach einem Drehgestell, an dem das betrachtete Rad befestigt ist, angeordnet.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die über die Luftdüse ausgebrachte Luft bzw. Druckluft erwärmt oder erhitzt, um deren Wirkung zu erhöhen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Drucklufterzeugungseinrichtung mit der zweiten Gleiskonditioniereinrichtung gekoppelt, so dass von der Drucklufterzeugungseinrichtung gebildete Druckluft über die Gleiskonditioniereinrichtung zur Schiene gelangt.
Die Gleiskonditioniereinrichtung weist einen Druckluftauslass als Luftdüse auf, der derart angeordnet ist, dass die über ihn geführte Druckluft gezielt auf die befahrene Schiene gerichtet ist, so dass ein Kraftschlussbeiwert im Berührbereich der Radlauffläche mit der Schiene erhöht wird.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Druckluftauslass derart angeordnet, dass die über ihn geführte Druckluft gezielt auf einen Schienenkopf der befahrenen Schiene gerichtet ist.
Die Druckluft ist derart gerichtet, dass an der Schiene bzw. am Schienenkopf anhaftender Schmutz zumindest in einem Berührbereich des nachfolgenden Rads mit der Schiene bzw. mit dem Schienenkopf entfernt wird.
Unter Berührbereich wird derjenige Bereich bezeichnet, in dem das Rad bzw. dessen Radlauffläche in Berührung mit der Schiene ist bzw. in dem das Rad bzw. dessen Radlauffläche unmittelbar vor der Berührung mit der Schiene steht.
Durch die beschriebene Reinigung der Schiene wird beim Schienenfahrzeug der Kraftschlussbeiwert im Vergleich zu ungereinigter Schiene verbessert.
Dies gilt sowohl für einen Sandaustrag bei nachfolgenden Rädern als auch für unbesandete nachfolgende Räder.
Bei einem vorbestimmten bzw. begrenzten DruckluftVolumenstrom des Schienenfahrzeugs wird eine bestmögliche Reinigungs- bzw. Trocknungsleistung mit Blick auf die Schiene erzielt.
Durch die vorliegende Erfindung wird bei geringem Zusatzaufwand eine Reinigung bzw. Trocknung des Schienenkopfs erreicht. Durch eine effektive Druckluftausnutzung wird ermöglicht, eine Druckluft-Anlagengröße für die Förderung und Speicherung von Druckluft zu beschränken.
Alternativ dazu ist es möglich, eine bestehende Anlagengröße für eine verstärkte Reinigung bzw. Trocknung auszunutzen, diese also effektiver einzusetzen.
Durch die vorliegende Erfindung wird die Reinigungswirkung pro Volumenstromeinheit erhöht sowie die Reinigungswirkung für einen verlängerten Zeitraum aufrechterhalten.
Durch die vorliegende Erfindung wird eine unmittelbar einsetzende Zugkraft- bzw. Bremskrafterhöhung bewirkt. Dadurch wird eine Verschleißminimierung an Schiene und Rad erreicht.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung beispielhaft anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigt die einzige Figur 1 eine Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung an einem Schienenfahrzeug SF in einer Seitenansicht.
Gezeigt sind als Bestandteile des Schienenfahrzeugs SF ein Wagenkasten 4, ein Fahrwerk 3 mit Rahmen, sowie Räder 2, die sich auf einer Schiene 1 bewegen.
Das Schienenfahrzeug weist eine erste Gleiskonditioniereinrichtung BESa und eine zweite Gleiskonditioniereinrichtung 5a auf.
Dabei ist die erste Gleiskonditioniereinrichtung BESa in Fahrtrichtung FR des Schienenfahrzeugs SF gesehen vor einem betrachteten Rad 2a angeordnet.
Die erste Gleiskonditioniereinrichtung BESa ist dazu ausgebildet, Sand in einen Rad-Schiene-Spalt zwischen dem Rad 2a und der Schiene 1 derart auszubringen, dass mit Hilfe des Sands der Kraftschlussbeiwert des betrachteten Rads 2a erhöht wird.
Die zweite Gleiskonditioniereinrichtung 5a ist in Fahrtrichtung FR des Schienenfahrzeugs SF gesehen nach dem betrachteten Rad 2a angeordnet und dazu ausgebildet, derart Luft bzw. Druckluft auf die Schiene 1 aufzubringen, dass die Schiene 1 zumindest teilweise von Sand, der vom betrachteten Rad 2a beim Fahren zermahlen wurde, für ein Rad 2b, das dem betrachteten Rad 2a nachfolgt, zumindest teilwiese gereinigt wird.
Die zweite Gleiskonditioniereinrichtung 5a ist derart ausgebildet ist, dass durch die Luft zusätzlich die Schiene 1 bzw. deren Schienenkopf

- von einem Gemisch aus Eis und Sand, und/oder
- von einem Gemisch aus Schnee und Sand, und/oder
- von Restfeuchtigkeit, die an der Schiene anhaftet, zumindest teilweise gereinigt wird.

In dieser Darstellung ist die erste Gleiskonditioniereinrichtung BESa am Wagenkasten 4 des Schienenfahrzeugs SF befestigt, wobei eine zugehörige Sandauslassdüse den Sand gezielt in den Rad-Schiene-Spalt des betrachteten Rads 2a verbringt.
In dieser Darstellung ist die zweite Gleiskonditioniereinrichtung 5a am Fahrwerk 3 des Schienenfahrzeugs SF befestigt ist, wobei eine zugehörige Luftauslassdüse die Luft gezielt auf die Schiene 1 bzw. auf den zugehörigen Schienenkopf richtet.
Wie gezeigt ist hier die zweite Gleiskonditioniereinrichtung 5a bzw. die zugehörige Luftauslassdüse unmittelbar nach dem betrachteten Rad 2a zur Reinigung der Schiene angeordnet.
In der hier gezeigten Darstellung ist eine weitere Gleiskonditioniereinrichtung BESb zu sehen, die in Fahrtrichtung FR des Schienenfahrzeugs SF gesehen vor einem betrachteten Rad 2b alternativ zur oben beschriebenen Darstellung oder zusätzlich dazu angeordnet ist.
Diese Gleiskonditioniereinrichtung BESb ist wieder dazu ausgebildet, Sand in einen Rad-Schiene-Spalt zwischen dem Rad 2b und der Schiene 1 derart auszubringen, dass mit Hilfe des Sands der Kraftschlussbeiwert des betrachteten Rads 2b erhöht wird.
Entsprechend ist eine weitere Gleiskonditioniereinrichtung 5b in Fahrtrichtung FR des Schienenfahrzeugs SF gesehen nach dem betrachteten Rad 2b angeordnet und dazu ausgebildet, derart Luft bzw. Druckluft auf die Schiene 1 aufzubringen, dass die Schiene 1 zumindest teilweise von Sand, der vom betrachteten Rad 2b beim Fahren zermahlen wurde, für ein Rad (hier nicht gezeigt), das dem betrachteten Rad 2b nachfolgt, zumindest teilwiese gereinigt wird.
In diesem Fall ist die Gleiskonditioniereinrichtung BESb wieder am Wagenkasten 4 des Schienenfahrzeugs SF befestigt, wobei eine zugehörige Sandauslassdüse den Sand gezielt in den Rad-Schiene-Spalt des betrachteten Rads 2b verbringt.
Entsprechend ist die Gleiskonditioniereinrichtung 5b am Wagenkasten 4 des Schienenfahrzeugs SF befestigt, wobei eine zugehörige Luftauslassdüse die Luft gezielt auf die Schiene 1 bzw. auf den zugehörigen Schienenkopf richtet.
Wie gezeigt ist auch hier die Gleiskonditioniereinrichtung 5b bzw. die zugehörige Luftauslassdüse unmittelbar nach dem betrachteten Rad 2b zur Reinigung der Schiene angeordnet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2019219223 A1 [0005]

Claims

Schienenfahrzeug (SF), das zur Erhöhung eines Kraftschlussbeiwerts zwischen einem Rad (2a, 2b) des Schienenfahrzeugs und einer vom Schienenfahrzeug (SF) befahrenen Schiene (1) ausgebildet ist, - bei dem das Schienenfahrzeug (1) ein Rad (2a), eine erste Gleiskonditioniereinrichtung (BESa) und eine zweite Gleiskonditioniereinrichtung (5a) aufweist, - bei dem die erste Gleiskonditioniereinrichtung (BESa) in Fahrtrichtung (FR) des Schienenfahrzeugs (SF) gesehen vor einem betrachteten Rad (2a) angeordnet und dazu ausgebildet ist, Sand in einen Rad-Schiene-Spalt derart auszubringen, dass mit Hilfe des Sands der Kraftschlussbeiwert des betrachteten Rads (2a) erhöht wird, - bei dem die zweite Gleiskonditioniereinrichtung (5a) in Fahrtrichtung (FR) des Schienenfahrzeugs (SF) gesehen nach dem betrachteten Rad (2a) angeordnet und dazu ausgebildet ist, derart Luft auf die Schiene (1) aufzubringen, dass die Schiene (1) von Sand, der vom betrachteten Rad (2a) beim Fahren zermahlen wurde, für ein Rad (2b), das dem betrachteten Rad (2a) beim Fahren nachfolgt, zumindest teilweise gereinigt wird.
Schienenfahrzeug nach Anspruch 1, bei dem die zweite Gleiskonditioniereinrichtung (5a) derart ausgebildet ist, dass Luft als Druckluft auf die Schiene (1) ausgebracht wird.
Schienenfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die zweite Gleiskonditioniereinrichtung (5a) derart ausgebildet ist, dass durch die Luft die Schiene (1) - von einem Gemisch aus Eis und Sand, und/oder - von einem Gemisch aus Schnee und Sand, und/oder - von Restfeuchtigkeit, die an der Schiene anhaftet, zumindest teilweise gereinigt wird.
Schienenfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die zweite Gleiskonditioniereinrichtung (5a) derart ausgebildet und ausgerichtet ist, dass durch die Luft ein Schienenkopf der Schiene (1) zumindest teilweise gereinigt wird.
Schienenfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Drucklufterzeugungseinrichtung mit der zweiten Gleiskonditioniereinrichtung (5a) gekoppelt ist, so dass von der Drucklufterzeugungseinrichtung gebildete Druckluft über die zweite Gleiskonditioniereinrichtung (5a) zur Schiene (1) gelangt.
Schienenfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Wärmeeinrichtung mit der zweiten Gleiskonditioniereinrichtung (5a) gekoppelt ist, so dass erwärmte oder erhitzte Luft zur Schiene (1) gelangt.
Schienenfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste Gleiskonditioniereinrichtung (BE-Sa) am Fahrwerk (3) des Schienenfahrzeugs (SF) oder am Wagenkasten (4) des Schienenfahrzeugs (SF) befestigt ist, so dass eine zugehörige Sandauslassdüse den Sand gezielt in den Rad-Schiene-Spalt des betrachteten Rads (2a) verbringt.
Schienenfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die zweite Gleiskonditioniereinrichtung (5a) am Fahrwerk (3) des Schienenfahrzeugs (SF) oder am Wagenkasten (4) des Schienenfahrzeugs (SF) befestigt ist, so dass eine zugehörige Luftauslassdüse Luft gezielt auf die Schiene (1) bzw. auf einen zugehörigen Schienenkopf richtet.
Schienenfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die zweite Gleiskonditioniereinrichtung (5a) bzw. die zugehörige Luftauslassdüse unmittelbar nach dem betrachteten Rad (2a) oder unmittelbar nach einem Drehgestell (3), an dem das betrachtete Rad (2a) befestigt ist, angeordnet ist.