AT528023B1 - Modular braking device for rail vehicles - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein modulare Bremsvorrichtung (1) zur Umwandlung der im Wesentlichen translatorischen Energie eines Schienenfahrzeugs (6), insbesondere einer Gleisbaumaschine, mit einem Bremsmodul (42) zur Umwandlung in eine andere mechanische Energie und/oder Wärme und/oder mit einem Bremsmodul (41, 411, 412) zur Umwandlung in elektrische Energie, wobei vorgesehen ist, diese elektrische Energie mittels Transformator (31, 311) und Stromabnehmer (7) in ein streckenseitiges elektrisches Versorgungssystem rückzuführen und/oder mittels Stromwandler in eine fahrzeugseitige elektrische Speichervorrichtung (32) zu speichern und/oder mittels elektrischen Leistungswiderständen in Wärme umzuwandeln, wobei ein weiteres Bremsmodul (41, 16) zur vollständigen oder teilweisen Übertragung der translatorische kinetische Energie des Schienenfahrzeugs (6) an ein fahrzeugseitiges Fluidsystems (15, 20) eingerichtet ist.The invention relates to a modular braking device (1) for converting the essentially translational energy of a rail vehicle (6), in particular a track-laying machine, having a braking module (42) for converting it into other mechanical energy and/or heat and/or having a braking module (41, 411, 412) for converting it into electrical energy, wherein it is provided that this electrical energy is fed back into a track-side electrical supply system by means of a transformer (31, 311) and current collector (7) and/or is stored in a vehicle-side electrical storage device (32) by means of a current transformer and/or is converted into heat by means of electrical power resistors, wherein a further braking module (41, 16) is designed to completely or partially transmit the translational kinetic energy of the rail vehicle (6) to a vehicle-side fluid system (15, 20).
Description
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MODULARE BREMSVORRICHTUNG FÜR SCHIENENFAHRZEUGE MODULAR BRAKING DEVICE FOR RAIL VEHICLES
[0001] Die Erfindung betrifft eine Gleisbaumaschine mit zumindest einem hydraulisch angetriebenen Arbeitsaggregat mit mit einer modularen Bremsvorrichtung zur Umwandlung der im Wesentlichen translatorischen Energie der Gleisbaumaschine, mit einem Bremsmodul zur Umwandlung in eine andere mechanische Energie und/oder Wärme und/oder mit einem Bremsmodul zur Umwandlung in elektrische Energie, wobei vorgesehen ist, diese elektrische Energie mittels Transformator und Stromabnehmer in ein streckenseitiges elektrisches Versorgungssystem rückzuführen und/oder mittels Stromwandler in eine fahrzeugseitige elektrische Speichervorrichtung Zu speichern und/oder mittels elektrischen Leistungswiderständen in Wärme umzuwandeln. [0001] The invention relates to a track construction machine with at least one hydraulically driven working unit with a modular braking device for converting the essentially translational energy of the track construction machine, with a braking module for converting it into another mechanical energy and/or heat and/or with a braking module for converting it into electrical energy, wherein it is provided that this electrical energy is fed back into a track-side electrical supply system by means of a transformer and current collector and/or is stored in a vehicle-side electrical storage device by means of a current transformer and/or is converted into heat by means of electrical power resistors.
[0002] Gleisbaumaschinen mit speziellen Arbeitsvorrichtungen, die dazu vorgesehen sind, Gleismodule zu verlegen und/oder zu verbinden und/oder eine bestehende Gleislage zu vermessen und/oder zu berichtigen, besitzen eine nennenswerte Masse. [0002] Track construction machines with special working devices designed to lay and/or connect track modules and/or to measure and/or correct an existing track position have a significant mass.
[0003] Diese Masse wirkt verteilt auf Gewichtskräfte über die Radsätze der Fahrwerke auf die Schienen, wenn das Schienenfahrzeug auf einem Fahrweg eines Schienennetzes steht oder fährt. [0003] This mass acts on the rails in a distributed manner via the wheel sets of the bogies when the rail vehicle is standing or moving on a track of a rail network.
[0004] Ein charakteristischer Wert für die Masse einer Gleisbaumaschine beträgt 100t oder 10° kg. [0004] A characteristic value for the mass of a track construction machine is 100t or 10 kg.
[0005] Gleisbaummaschinen, die aus mehreren Fahrzeugen oder Fahrzeugteilen mit Arbeitsaggregaten und/oder anderen funktionellen Modulen zu einem Schienenfahrzeugverband zusammengestellt sind, besitzen eine Masse in der Größenordnung des Zehnfachen des charakteristischen Werts, wohingegen die Masse kleiner, kompakter Gleisbaumaschinen weniger als ein Zehntel dieses Werts beträgt. [0005] Track maintenance machines, which are assembled from several vehicles or vehicle parts with working units and/or other functional modules to form a rail vehicle assembly, have a mass in the order of ten times the characteristic value, whereas the mass of small, compact track maintenance machines is less than one tenth of this value.
[0006] Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass bei der Verzögerung eines Schienenfahrzeugs ebenso wie bei der Beschleunigung neben der translatorischen Bewegungsänderung der gesamten Schienenfahrzeugmasse auch zu berücksichtigen ist, dass bei Teilen des Schienenfahrzeugs, insbesondere bei den rotierenden Radsätzen, eine rotatorische Bewegungsänderung auftritt. [0006] It is known from the prior art that when a rail vehicle is decelerated, as well as when accelerating, it must be taken into account not only the translational change in movement of the entire rail vehicle mass but also that a rotational change in movement occurs in parts of the rail vehicle, in particular in the rotating wheel sets.
[0007] Dieser zusätzlich zu berücksichtigende Anteil der rotierenden Massen wird in der Regel mit einem Drehmassenfaktor berücksichtigt, der gemäß der Fachliteratur, wie in Joachim Ihme (?*2019), Schienenfahrzeugtechnik, Seite 112 angegeben, beispielsweise zwischen 1,03 und 1,10 liegen kann. [0007] This additional portion of the rotating masses to be taken into account is usually taken into account with a rotating mass factor, which according to the specialist literature, as stated in Joachim Ihme (?*2019), Schienenfahrzeugtechnik, page 112, can be, for example, between 1.03 and 1.10.
[0008] Bedingt durch diesen charakteristischen Wert der Schienenfahrzeugmasse und den davon abgeleiteten Werten der Gewichtskräfte müssen hohe Bremskräfte aufgewendet und Bremsleistungen abgeführt werden, um die Geschwindigkeit einer auf einem Schienenfahrweg bewegten Maschine zu verringern oder deren weitere Beschleunigung aufgrund von Kraftwirkungen, deren Ursache außerhalb des Fahrzeugs liegt, zu verhindern. [0008] Due to this characteristic value of the rail vehicle mass and the values of the weight forces derived therefrom, high braking forces must be applied and braking power dissipated in order to reduce the speed of a machine moving on a rail track or to prevent its further acceleration due to forces caused by forces external to the vehicle.
[0009] Solche Kraftwirkungen können beispielsweise dann auftreten, wenn der Schienenfahrweg eine nennenswerte Steigung aufweist. [0009] Such force effects can occur, for example, when the railway track has a significant gradient.
[0010] Diese Kraftwirkungen entsprechen dann näherungsweise der gesamten Gewichtskraft, die sich aufgrund der Masse des Schienenfahrzeugs und der Erdbeschleunigung ergibt, multipliziert mit der Steigung als Vorfaktor. [0010] These force effects then correspond approximately to the total weight force resulting from the mass of the rail vehicle and the acceleration due to gravity, multiplied by the gradient as a prefactor.
[0011] Die Bremskräfte werden in Gleisbaumaschinen üblicherweise analog zu anderen Ausführungsformen von Schienenfahrzeugen mit Bremsvorrichtungen aufgebracht, die nach dem Prinzip von Reibungsbremsen wie Klotzbremsen oder Scheibenbremsen arbeiten. [0011] The braking forces in track-laying machines are usually applied analogously to other designs of rail vehicles with braking devices that operate on the principle of friction brakes such as block brakes or disc brakes.
[0012] Die Ansteuerung dieser Reibungsbremsen kann dabei nach verschiedenen Prinzipien erfolgen. [0012] The control of these friction brakes can be carried out according to various principles.
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[0013] Bei Schienenfahrzeugen der Vollbahnen wird der Bremsvorgang gemäß WO 2020/ 069737 A1 in der Regel durch eine veränderte Druckluftverteilung im Bremssystem mittels pneumatisch betriebener Komponente, die als Bremszange oder Bremssattel bezeichnet wird, aktiviert. [0013] In the case of rail vehicles of the main railways, the braking process according to WO 2020/069737 A1 is usually activated by a changed compressed air distribution in the braking system by means of a pneumatically operated component, which is referred to as a brake calliper or brake caliper.
[0014] Diese Komponente wirkt auf ein Bremselement, das in Reibverbindung entweder mit auf einer Radsatzwelle angebrachten Bremsscheibe oder aber direkt mit einer Radlauffläche gebracht wird. [0014] This component acts on a brake element which is brought into frictional connection either with a brake disc mounted on a wheelset shaft or directly with a wheel tread.
[0015] US 2008083576 A1 offenbart einen Anhänger zur Speicherung von Energie für eine Lokomotive, der ein hydraulisches Energiespeichersystem umfasst, das ausgelegt ist, jene Energie aufzunehmen und wiederzuverwenden, die normalerweise im dynamischen Bremsbetrieb verloren geht. [0015] US 2008083576 A1 discloses an energy storage trailer for a locomotive comprising a hydraulic energy storage system designed to capture and reuse energy normally lost during dynamic braking.
Der Anhänger ist vorzugsweise dazu eingerichtet Funktionen bereitzustellen, die geeignet sind, eine von der Mehrzahl der Lokomotiven zu ersetzen, die einen Güterzug ziehen. Bremsmethoden und Methoden zur Aufnahme und Wiederverwendung dynamischer Bremsenergie auf langen Streckenanstiegen werden ebenfalls offengelegt. The trailer is preferably configured to provide functions suitable for replacing one of the majority of locomotives hauling a freight train. Braking methods and methods for absorbing and reusing dynamic braking energy on long track gradients are also disclosed.
[0016] In DE 3122898 A1 ist die dort beschriebene Arbeits-Bremsanlage des Schienenfahrwerkes einer fahrbaren Gleisbaumaschine hydraulisch ausgebildet und besteht aus einem Bremsklotz und einem doppeltwirkenden Bremszylinder, während EP 4190648 A1 ein Bremssystem mit einem elektromechanischen Bremsaktuator offenbart. [0016] In DE 3122898 A1, the working brake system of the rail chassis of a mobile track construction machine described therein is hydraulically designed and consists of a brake block and a double-acting brake cylinder, while EP 4190648 A1 discloses a braking system with an electromechanical brake actuator.
[0017] Die translatorische Bewegungsenergie am Beginn des Bremsvorgangs einer auf dem Schienenfahrweg bewegten Maschine wird bei Bremsvorrichtungen, die auf dem Prinzip der Reibungsbremse beruhen, praktisch gänzlich in Wärme umgewandelt. [0017] The translational kinetic energy at the beginning of the braking process of a machine moving on the rail track is converted almost entirely into heat in braking devices based on the friction brake principle.
[0018] Die Aktivierung der mechanischen Reibungsbremse führt dabei zu einem unvermeidlichen Verschleiß der Bremsbeläge. [0018] The activation of the mechanical friction brake leads to unavoidable wear of the brake pads.
[0019] Auf Steilstrecken besteht bei diesen Bremsvorrichtungen das zusätzliche Risiko der Überhitzung. [0019] On steep slopes, these braking devices pose the additional risk of overheating.
[0020] Sind die Gleisbaumaschinen teilweise oder gänzlich mit elektrischen Antrieben ausgestattet, können diese in einem Generatorbetrieb die translatorische Bewegungsenergie der Maschine in elektrische Energie umwandeln. [0020] If the track construction machines are partially or entirely equipped with electric drives, these can convert the translational kinetic energy of the machine into electrical energy in a generator mode.
[0021] WO 2020/069737 A1 offenbart ein Bremssystem für ein Schienenfahrzeug mit einer Mehrzahl von Radsätzen, wobei jeder Radsatz ein erstes Rad und ein zweites Rad und eine sie verbindende Radsatzwelle umfasst und wobei wenigstens ein Bremsmodul des Bremssystems einer Radsatzwelle zugeordnet ist und dazu eingerichtet ist, die Rotationsenergie der Radsatzwelle in elektrische Energie umzuwandeln und dadurch das Schienenfahrzeug abzubremsen. [0021] WO 2020/069737 A1 discloses a braking system for a rail vehicle having a plurality of wheel sets, wherein each wheel set comprises a first wheel and a second wheel and a wheel set shaft connecting them, and wherein at least one braking module of the braking system is assigned to a wheel set shaft and is configured to convert the rotational energy of the wheel set shaft into electrical energy and thereby brake the rail vehicle.
[0022] Diese elektrische Energie kann einerseits zum Wiederaufladen fahrzeugseitiger elektrischer Energiespeicher wie Akkumulatoren oder Batterieanordnungen verwendet werden. [0022] This electrical energy can be used, on the one hand, to recharge vehicle-side electrical energy storage devices such as accumulators or battery arrangements.
[0023] Andererseits kann die vorliegende elektrische Energie bei vorhandenem fahrzeugseitigem Stromabnehmer in eine streckenseitige elektrische Versorgungseinrichtung, beispielsweise eine Oberleitung oder eine Stromschiene, rückübertragen werden. [0023] On the other hand, if a current collector is present on the vehicle, the existing electrical energy can be transferred back into a track-side electrical supply device, for example an overhead line or a conductor rail.
[0024] Besteht weder eine entsprechende streckenseitige Versorgungeinrichtung noch ein weiterer Ladebedarf der fahrzeugseitigen elektrischen Energiespeicher, kann die elektrische Energie durch einen elektrischen Widerstand in Wärme umgewandelt werden. [0024] If there is neither a corresponding trackside supply device nor a further charging requirement for the vehicle-side electrical energy storage devices, the electrical energy can be converted into heat by an electrical resistance.
[0025] Wird zumindest eine Verbrennungskraftmaschine, beispielsweise ein Dieselmotor, als Antriebseinheit der Gleisbaumaschine eingesetzt, so kann die translatorische Bewegungsenergie teilweise durch Abstützung auf dieser abgebaut werden. [0025] If at least one internal combustion engine, for example a diesel engine, is used as the drive unit of the track construction machine, the translational kinetic energy can be partially dissipated by supporting it.
[0026] Die weitere Bremsung der Gleisbaumaschinen erfolgt dann über die beschriebene mechanische Bremsvorrichtung. [0026] The further braking of the track construction machines is then carried out via the mechanical braking device described.
[0027] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine modulare Bremsvorrichtung eingangs [0027] The invention is based on the object of providing a modular braking device
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genannter Art eine Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik anzugeben. of the type mentioned above, an improvement over the state of the art.
[0028] Insbesondere soll gegenüber dem Stand der Technik der Verschleiß der Bremsvorrichtung verringert werden. [0028] In particular, the wear of the braking device should be reduced compared to the prior art.
[0029] Weiters ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb der modularen Bremsvorrichtung offenzulegen. [0029] Furthermore, it is an object of the invention to disclose a method for operating the modular braking device.
[0030] Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben gelöst durch den Anspruch 1 und den Anspruch 7. [0030] According to the invention, these objects are achieved by claim 1 and claim 7.
[0031] Abhängige Ansprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung an. [0031] Dependent claims specify advantageous embodiments of the invention.
[0032] Beim Verzögern wird dem gesamten Schienenfahrzeug oder einem Teil davon durch einen Verbraucher, insbesondere einen Aktuator, Energie entzogen. [0032] During deceleration, energy is withdrawn from the entire rail vehicle or a part thereof by a consumer, in particular an actuator.
[0033] Die Gleisbaumaschine umfasst Fahrwerke, die überwiegend für den Betrieb auf einem Schienenfahrweg als Schienenfahrwerke ausgebildet sind. [0033] The track construction machine comprises bogies which are predominantly designed as rail bogies for operation on a rail track.
[0034] Wird diese Maschine oder ein Maschinenteil, insbesondere ein Arbeitsaggregat, hydraulisch angetrieben, so kann die Energie direkt in das Fluidsystem eingespeist werden. [0034] If this machine or a machine part, in particular a working unit, is driven hydraulically, the energy can be fed directly into the fluid system.
[0035] Handelt es sich um einen elektrischen Fahrantrieb und sind weder Oberleitung noch Akkumulator verfügbar, so wird die Energie an einen Elektromotor mit angebauter Fluidpumpe abgegeben und Energie in das Fluidsystem eingespeist, statt sie in Wärme umzuwandeln. [0035] If the drive is electric and neither overhead line nor accumulator is available, the energy is transferred to an electric motor with attached fluid pump and energy is fed into the fluid system instead of converting it into heat.
[0036] Ist eine Rückumwandlung in eine für den Antrieb geeignete Energieform nicht gewünscht, wird die Energie in Form von Wärme ins Fluidsystem eingebracht. [0036] If a reconversion into an energy form suitable for propulsion is not desired, the energy is introduced into the fluid system in the form of heat.
[0037] Erfüllt werden diese Anforderungen durch eine Gleisbaumaschine mit zumindest einem hydraulisch angetriebenen Arbeitsaggregat und mit einer modulare Bremsvorrichtung zur Umwandlung der im Wesentlichen translatorischen Energie einer Gleisbaumaschine, mit einem Bremsmodul zur Umwandlung in eine andere mechanische Energie und/oder Wärme und/oder mit einem Bremsmodul zur Umwandlung in elektrische Energie, wobei vorgesehen ist, diese elektrische Energie mittels Transformator und Stromabnehmer in ein streckenseitiges elektrisches Versorgungssystem rückzuführen und/oder mittels Stromwandler in eine fahrzeugseitige elektrische Speichervorrichtung zu speichern und/oder mittels elektrischen Leistungswiderständen in Wärme umzuwandeln, wobei ein weiteres Bremsmodul zur vollständigen oder teilweisen Übertragung der translatorische kinetische Energie der Gleisbaumaschine an ein fahrzeugseitiges Fluidsystem eingerichtet ist. [0037] These requirements are met by a track-laying machine with at least one hydraulically driven working unit and with a modular braking device for converting the essentially translational energy of a track-laying machine, with a braking module for converting it into another mechanical energy and/or heat and/or with a braking module for converting it into electrical energy, wherein it is provided that this electrical energy is fed back into a track-side electrical supply system by means of a transformer and current collector and/or is stored in a vehicle-side electrical storage device by means of a current transformer and/or is converted into heat by means of electrical power resistors, wherein a further braking module is set up for the complete or partial transmission of the translational kinetic energy of the track-laying machine to a vehicle-side fluid system.
[0038] Das Fluidsystem ist dabei nicht auf ein hydraulisches System beschränkt. [0038] The fluid system is not limited to a hydraulic system.
[0039] Auch ein reines Wassersystem oder ein pneumatisches System eignet sich als Verbraucher des beschriebenen weiteren Bremsmoduls der Bremsvorrichtung. [0039] A pure water system or a pneumatic system is also suitable as a consumer of the described further brake module of the braking device.
[0040] In einer bevorzugten Weiterbildung der modularen Bremsvorrichtung ist das weitere Bremsmodul dazu vorgesehen, die translatorische Energie der Gleisbaumaschine direkt in das fahrzeugseitige Fluidsystem einzuspeisen. [0040] In a preferred development of the modular braking device, the further braking module is provided to feed the translational energy of the track construction machine directly into the vehicle-side fluid system.
[0041] Eine solche direkte Energieumwandlung ist insbesondere dann möglich, wenn die Maschine durch Fluidtechnik angetrieben wird. [0041] Such direct energy conversion is particularly possible when the machine is driven by fluid technology.
[0042] In einer alternativen Variante der modularen Bremsvorrichtung ist das weitere Bremsmodul dazu vorgesehen, die translatorische Energie der Gleisbaumaschine einstufig oder mehrstufig in andere Energieformen wie elektrische, mechanische, thermische oder pneumatische Energie umzuformen und die Energieform der letzten Umwandlungsstufe zum Betrieb des fahrzeugseitigen Fluidsystems zu verwenden. [0042] In an alternative variant of the modular braking device, the further braking module is provided to convert the translational energy of the track construction machine into other forms of energy such as electrical, mechanical, thermal or pneumatic energy in one or more stages and to use the energy form of the last conversion stage to operate the vehicle-side fluid system.
[0043] Diese Variante der modularen Bremsvorrichtung kommt insbesondere dann zur Anwendung, wenn die Maschine durch andere Antriebsarten betrieben wird. [0043] This variant of the modular braking device is used in particular when the machine is operated by other types of drive.
[0044] Erfindungsgemäß ist vorgesehen, in einem vollständig passiven Betriebszustand des Fluidsystems, in dem dieses keine weitere Energie mehr aufnehmen kann, die eingespeiste Energie [0044] According to the invention, in a completely passive operating state of the fluid system, in which it can no longer absorb any further energy, the energy fed in
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in Wärme umzuwandeln. to convert into heat.
[0045] Dieser Betriebszustand liegt beispielsweise dann vor, wenn kein Arbeitsaggregat aktiviert ist, um als Verbraucher zu wirken, und alle Fluidspeicher aufgeladen sind. [0045] This operating state occurs, for example, when no working unit is activated to act as a consumer and all fluid reservoirs are charged.
[0046] Vorzugsweise ist bei der modularen Bremsvorrichtung für die Umwandlung der in das Fluidsystems eingespeisten Energie in Wärme ein Ventil, insbesondere ein Druckbegrenzungsventil, vorgesehen. [0046] Preferably, a valve, in particular a pressure relief valve, is provided in the modular braking device for converting the energy fed into the fluid system into heat.
[0047] Es ist günstig für die modulare Bremsvorrichtung vorzusehen, die überschüssige Wärme des Fluidsystems an die Umgebung abzugeben. [0047] It is advantageous for the modular braking device to dissipate the excess heat of the fluid system to the environment.
[0048] Zur Wärmeabgabe wird beispielsweise ein Öl-Kühler verwendet. [0048] For example, an oil cooler is used to dissipate heat.
[0049] Ein solcher Öl-Kühler ist in der Regel schon in der Maschine vorhanden und muss nicht eigens für die Adaptierung der Bremsvorrichtung eingebaut werden. [0049] Such an oil cooler is usually already present in the machine and does not have to be installed specifically for the adaptation of the braking device.
[0050] Die Verwendung auf der Maschine vorhandener Komponenten wie Fluidkühlern und Fluidpumpen ist ein weiterer Vorteil der gegenständlichen modularen Bremsvorrichtung. [0050] The use of components already present on the machine, such as fluid coolers and fluid pumps, is a further advantage of the modular braking device in question.
[0051] Eine derartige direkte oder indirekte Rückspeisung der Bremsenergie einer Gleisbaumaschine in ein fahrzeugseitiges Fluidsystem spart aber auch Gewicht und Kosten durch Entfall oder Reduktion der sonst nötigen Bremswiderstände, steigert die Effizienz aufgrund der Rekuperation von Energie vor allem während des Arbeitsbetriebs und vermindert die Gefahr der Überhitzung der reibungsbehafteten Bremsen. [0051] Such direct or indirect feedback of the braking energy of a track maintenance machine into a vehicle-side fluid system also saves weight and costs by eliminating or reducing the otherwise necessary braking resistors, increases efficiency due to the recuperation of energy, especially during operation, and reduces the risk of overheating of the friction-based brakes.
[0052] Ein Verfahren zum Betreiben dieser modularen Bremsvorrichtung sieht im Fall des Bremsbetriebs, in dem die überwiegend translatorische Energie des bewegten Schienenfahrzeugs in andere Energieformen umgewandelt wird, vor, dass zunächst, falls vorhanden, das Bremsmodul zur Umwandlung in elektrische Energie, daraufhin das Bremsmodul zum Betrieb eines fahrzeugseitigen Fluidsystems und erst danach das Bremsmodul zur Umwandlung in andere mechanische Energie und/oder Wärme aktiviert wird. [0052] A method for operating this modular braking device provides, in the case of braking operation in which the predominantly translational energy of the moving rail vehicle is converted into other forms of energy, that first, if present, the braking module is activated for conversion into electrical energy, then the braking module for operating a vehicle-side fluid system and only then the braking module for conversion into other mechanical energy and/or heat.
[0053] Es ist dabei günstig, dass die gestaffelte Aktivierung der Bremsmodule in Abhängigkeit von Betriebsgrößen wie der momentanen translatorischen Geschwindigkeit der Gleisbaumaschine, der Bremskräfte und/oder der Bremsleistung auf Basis eines vorgegebenen Bremsverlaufs erfolgt. [0053] It is advantageous that the staggered activation of the brake modules takes place depending on operating variables such as the instantaneous translational speed of the track construction machine, the braking forces and/or the braking power on the basis of a predetermined braking process.
[0054] Ein solcher Bremsverlauf ist beispielsweise der Verlauf der Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit über der Zeit nach Betätigung der modularen Bremsvorrichtung. [0054] Such a braking curve is, for example, the curve of the reduction of the vehicle speed over time after actuation of the modular braking device.
[0055] In einer alternativen Variante ist vorgesehen, dass die Aktivierung aller in der Gleisbaumaschine vorhandenen Bremsmodule in bestimmten Betriebsfällen, beispielsweise bei der Auslösung einer Notbremsung oder Schnellbremsung, gleichzeitig erfolgt. [0055] In an alternative variant, it is provided that the activation of all brake modules present in the track maintenance machine takes place simultaneously in certain operating cases, for example when an emergency brake or rapid braking is triggered.
[0056] Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung: [0056] The invention is explained below by way of example with reference to the accompanying figures. They show, in schematic form:
[0057] Fig. 1 Energieflüsse und Steuersignale bei Fahrbetrieb und Bremsbetrieb [0058] Fig. 2 Eine Variante des Schemas aus Fig. 1 [0059] Fig. 3 Eine Variante des Schemas aus Fig. 2 [0057] Fig. 1 Energy flows and control signals during driving and braking operation [0058] Fig. 2 A variant of the diagram from Fig. 1 [0059] Fig. 3 A variant of the diagram from Fig. 2
[0060] Fig. 4 Eine Gleisbaumaschine mit Stromabnehmer auf einem Schienenfahrweg mit der erfindungsgemäßen modularen Bremsvorrichtung [0060] Fig. 4 A track maintenance machine with pantograph on a rail track with the modular braking device according to the invention
[0061] Fig. 5 Eine weitere Gleisbaumaschine auf einem geneigten Schienenfahrweg [0062] Fig. 6 Ein erstes Antriebskonzept für die Gleisbaumaschine [0063] Fig. 7 Ein alternatives Antriebskonzept für eine Gleisbaumaschine [0061] Fig. 5 Another track construction machine on an inclined rail track [0062] Fig. 6 A first drive concept for the track construction machine [0063] Fig. 7 An alternative drive concept for a track construction machine
[0064] Fig. 8 Ein hydraulischer Schaltkreis für eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung [0064] Fig. 8 A hydraulic circuit for an embodiment of the braking device according to the invention
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[0065] Fig. 9 Verschiedene Bremskurven bei konstanter Bremsleistung bzw. konstanter Bremskraft [0065] Fig. 9 Different braking curves at constant braking power or constant braking force
[0066] Fig. 10 Bremsleistungsverlauf für gleichbleibende Geschwindigkeit bei Streckenabschnitt mit Abstieg konstanter Neigung [0066] Fig. 10 Braking power curve for constant speed on a section with a constant gradient
[0067] Fig. 11 Bremskurve bei Schnellbremsung unter gleichzeitigem Einsatz aller verfügbaren Bremsmodule [0067] Fig. 11 Braking curve for emergency braking with simultaneous use of all available brake modules
[0068] In Figur 1 sind die Energieflüsse 34 und 43 zwischen den primären Energiewandlern 3 und den Verbrauchern 4 einer Gleisbaumaschine 6 für den Fahrbetrieb ohne Verzögerung und für den Fahrbetrieb mit Verzögerung bzw. für den Bremsbetrieb schematisch dargestellt. [0068] In Figure 1, the energy flows 34 and 43 between the primary energy converters 3 and the consumers 4 of a track maintenance machine 6 are shown schematically for driving operation without deceleration and for driving operation with deceleration or for braking operation.
[0069] Im Fahrbetrieb ohne Verzögerung besteht ausschließlich ein Energiefluss 34, der Energie von den primären Energiewandlern 3 zu den Verbrauchern 4 überträgt. [0069] In driving mode without deceleration, there is only one energy flow 34 which transfers energy from the primary energy converters 3 to the consumers 4.
[0070] Primäre Energiewandler 3 sind in diesem Zusammenhang beispielsweise die fahrzeugseitigen Transformatoren 31, 311, die die von einer Energieversorgungseinrichtung außerhalb der Gleisbaumaschine 6 über Stromabnehmer 7 in das Fahrzeug 6 eingeleitete elektrische Energie in die fahrzeugseitig benötigten Spannungsniveaus umwandelt. [0070] Primary energy converters 3 in this context are, for example, the vehicle-side transformers 31, 311, which convert the electrical energy introduced into the vehicle 6 by a power supply device outside the track-laying machine 6 via current collectors 7 into the voltage levels required on the vehicle side.
[0071] Primärer Energiewandler 3 kann alternativ auch ein mit Diesel oder einem anderen Kraftstoff betriebenes Antriebsaggregat 33 sein oder aber eine Brennstoffzelle. [0071] Primary energy converter 3 can alternatively be a drive unit 33 powered by diesel or another fuel or a fuel cell.
[0072] Auch ein fahrzeugseitiger elektrischer Energiespeicher 32, wie ein Akkumulator oder eine Batteriemodulanordnung, wird in dem dargestellten Zusammenhang als primärer Energiewandler 3 betrachtet. [0072] A vehicle-side electrical energy storage device 32, such as an accumulator or a battery module arrangement, is also considered as a primary energy converter 3 in the context shown.
[0073] Als Verbraucher 4 sind beispielsweise elektromechanische Wandler wie Motoren 411, 412 für die Traktionsvorrichtung 41 des Fahrzeugs 6 oder Pumpen 16 für das Fluidsystem 15 anzusehen. [0073] Consumers 4 may be, for example, electromechanical converters such as motors 411, 412 for the traction device 41 of the vehicle 6 or pumps 16 for the fluid system 15.
[0074] Im Bremsbetrieb und im Fahrbetrieb mit Verzögerung kann bei geeigneter Konzeption und Ausstattung der primären Energiewandler 3 und der Verbraucher 4 Energie in die entgegengesetzte Richtung rückübertragen werden, wie dass in Figur 1 durch den Energiefluss 43 dargestellt ist. [0074] In braking mode and in driving mode with deceleration, with suitable design and equipment of the primary energy converter 3 and the consumer 4, energy can be transferred back in the opposite direction, as shown in Figure 1 by the energy flow 43.
[0075] Die Betriebsarten der primären Energiewandler 3 sowie der Verbraucher 4 und die Steuerung der Energieflüsse 34 und 43 zwischen diesen beiden Aggregatkategorien erfolgt dabei über Steuersignale 23 und 24 einer Steuerungsvorrichtung 2 als Teil einer zentralen Maschinensteuerung. [0075] The operating modes of the primary energy converters 3 and the consumers 4 and the control of the energy flows 34 and 43 between these two aggregate categories are carried out via control signals 23 and 24 of a control device 2 as part of a central machine control.
[0076] Insbesondere gehört die Steuerungsvorrichtung 2 mit dem primären Energiewandler 3 und dem Verbraucher 4 zum regenerativen Teil des modularen Bremssystems 1. [0076] In particular, the control device 2 with the primary energy converter 3 and the consumer 4 belongs to the regenerative part of the modular braking system 1.
[0077] Figur 2 zeigt eine Variante dieses regenerativen modularen Bremssystems 1 mit zwei Verbrauchern 41 und 42 statt dem Verbraucher 4. [0077] Figure 2 shows a variant of this regenerative modular braking system 1 with two consumers 41 and 42 instead of the consumer 4.
[0078] Die Energieflüsse 341, 413 und 342 zwischen dem primären Energiewandler 3 und den Verbrauchern 41, 42 sowie der Energiefluss 4142 zwischen den Verbrauchern 41 und 42 werden dabei durch die Steuersignale 23 und 241 bzw. 242 der Steuerungsvorrichtung 2 kontrolliert. [0078] The energy flows 341, 413 and 342 between the primary energy converter 3 and the consumers 41, 42 as well as the energy flow 4142 between the consumers 41 and 42 are controlled by the control signals 23 and 241 or 242 of the control device 2.
[0079] Die Energieflüsse 341 und 342 im Fahrbetrieb ohne Verzögerung übertragen bei diesem Schema Energie vom primären Energiewandler 3 zu den Verbrauchern 41 und 42. [0079] In this scheme, the energy flows 341 and 342 in driving mode without delay transfer energy from the primary energy converter 3 to the consumers 41 and 42.
[0080] Dies entspricht der Energieübertragung des Energieflusses 34 der Figur 1. [0080] This corresponds to the energy transfer of the energy flow 34 of Figure 1.
[0081] Der Verbraucher 41 ist beispielsweise ein Traktionsantrieb 41, während der Verbraucher 42 ein Aktor 16 des Fluidsystems 15 ist. [0081] The consumer 41 is, for example, a traction drive 41, while the consumer 42 is an actuator 16 of the fluid system 15.
[0082] Im Bremsbetrieb oder im Fahrbetrieb mit Verzögerung kann dann vom Verbraucher 41 einerseits Energie mit dem Energiefluss 413 an den primären Energiewandler 3 übertragen werden oder mit dem Energiefluss 4142 andererseits auch an den Verbraucher 42. [0082] During braking or during driving with deceleration, energy can then be transferred from the consumer 41 to the primary energy converter 3 with the energy flow 413 on the one hand, or to the consumer 42 with the energy flow 4142 on the other hand.
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[0083] In Figur 3 erfolgt der Energieaustausch zwischen dem primären Energiewandler 3 und den Verbrauchern 41 und 42 mittels einer fahrzeugseitigen Energieschnittstelle 5, die vorzugsweise elektrische Energie mittels der Energieflüsse 35, 415 und 425 aufnimmt und mittels des Energieflusses 53 an den primären Energiewandler 3 sowie mittels der Energieflüsse 541 und 542 an die Verbraucher 41 und 42 abgibt. [0083] In Figure 3, the energy exchange between the primary energy converter 3 and the consumers 41 and 42 takes place by means of a vehicle-side energy interface 5, which preferably receives electrical energy by means of the energy flows 35, 415 and 425 and delivers it to the primary energy converter 3 by means of the energy flow 53 and to the consumers 41 and 42 by means of the energy flows 541 and 542.
[0084] Das Steuersignal 25 der Steuerungsvorrichtung 2 wirkt dabei auf die Energieschnittstelle 5. [0084] The control signal 25 of the control device 2 acts on the energy interface 5.
[0085] Eine Variante einer solchen Energieschnittstelle 5 ist als Schnittstellenvorrichtung in AT 521386 A4 offenbart. [0085] A variant of such an energy interface 5 is disclosed as an interface device in AT 521386 A4.
[0086] In Figur 4 ist eine Ausführungsform der modularen Bremsvorrichtung 1 mit regenerativem Teil in einem Schienenfahrzeug 6 mit Stromabnehmer 7 und Schienenfahrwerk 9 auf einem Schienenfahrweg 10 dargestellt. [0086] Figure 4 shows an embodiment of the modular braking device 1 with regenerative part in a rail vehicle 6 with pantograph 7 and rail bogie 9 on a rail track 10.
[0087] Die Steuerungsvorrichtung 2 kontrolliert und/oder überwacht die Energieflüsse zwischen den primären Energiewandlern 31 und 32, den Verbrauchern 41 und 42 sowie der Schnittstellenvorrichtung 5 mittels der Steuersignale 231, 232, 241, 242 und 25. [0087] The control device 2 controls and/or monitors the energy flows between the primary energy converters 31 and 32, the consumers 41 and 42 and the interface device 5 by means of the control signals 231, 232, 241, 242 and 25.
[0088] Die Energie kann im nicht verzögerten Fahrbetrieb einerseits aus einer nicht dargestellten Oberleitung mittels des Stromabnehmers 7 des Schienenfahrzeuges 6 und des Transformators 31 über die Leitung 315 oder andererseits von der elektrischen Speichervorrichtung 32 über die Leitung 325 an die Schnittstellenvorrichtung 5 übertragen werden. [0088] In non-delayed driving operation, the energy can be transmitted on the one hand from an overhead line (not shown) by means of the pantograph 7 of the rail vehicle 6 and the transformer 31 via the line 315 or on the other hand from the electrical storage device 32 via the line 325 to the interface device 5.
[0089] Im Fall des Bremsbetriebs oder des Fahrbetriebs mit Verzögerung der Gleisbaumaschine 6 kehrt sich die Richtung des Energieflusses über die Leitungen 31 und 32 zumindest teilweise um, wie das in Figur 3 dargestellt ist. [0089] In the case of braking operation or driving operation with deceleration of the track construction machine 6, the direction of the energy flow via the lines 31 and 32 is at least partially reversed, as shown in Figure 3.
[0090] Von der Schnittstellenvorrichtung 5 wird mittels der Leitung 425 im Fall des unverzögerten Fahrbetriebs Energie an den Traktionsantrieb 42 mit den Antriebsmotoren 421 und 422 übertragen. [0090] In the case of undelayed driving operation, energy is transmitted from the interface device 5 to the traction drive 42 with the drive motors 421 and 422 by means of the line 425.
[0091] Diese beiden Motoren 421 und 422 treiben die Achsen des Fahrwerks 9 an. [0091] These two motors 421 and 422 drive the axles of the chassis 9.
[0092] Weiters wird mittels der Leitung 415 auch das mechanische Bremsmodul 42 mit den auf die Laufflächen der Antriebsräder wirkenden Bremsklötzen 411 und 412 mit Energie versorgt. [0092] Furthermore, the mechanical brake module 42 with the brake pads 411 and 412 acting on the running surfaces of the drive wheels is also supplied with energy by means of the line 415.
[0093] Im Bremsbetrieb oder Fahrbetrieb mit Verzögerung der Gleisbaumaschine 6 ist es bei geeigneter Konfiguration des Traktionsantriebs 42 möglich, dass Energie der translatorischen Bewegung der Gleisbaumaschine 6 mit Hilfe der Rotationsenergie der Achsen und mittels eines Generatorbetriebs der Antriebsmotoren 421 und 422 über die Leitung 425 an die Schnittstellenvorrichtung 5 übertragen wird. [0093] In braking operation or driving operation with deceleration of the track construction machine 6, with a suitable configuration of the traction drive 42, it is possible for energy of the translational movement of the track construction machine 6 to be transmitted to the interface device 5 via the line 425 with the aid of the rotational energy of the axles and by means of a generator operation of the drive motors 421 and 422.
[0094] Diese aus dem Abbremsen bzw. Verzögern des Gleisbaumaschine 6 erhaltene Energie dient beispielsweise zum Laden des elektrischen Energiespeichers 32 über die Leitung 325 bei umgekehrtem Energiefluss, ausgehend von der Schnittstellenvorrichtung 5 oder zur Rückspeisung von elektrischer Energie in das nicht dargestellte streckenseitige Versorgungsnetz über die Leitung 315 mittels des fahrzeugseitigen primären Energiewandlers 31 und des als Pantograph ausgeführten Stromabnehmers 7. [0094] This energy obtained from the braking or deceleration of the track maintenance machine 6 is used, for example, to charge the electrical energy storage device 32 via the line 325 in the case of a reverse energy flow, starting from the interface device 5 or to feed electrical energy back into the track-side supply network (not shown) via the line 315 by means of the vehicle-side primary energy converter 31 and the pantograph 7.
[0095] Figur 5 zeigt das Gleisbaumaschine 6 aus Figur 4 in einer erweiterten Variante, wobei der zusätzliche Schienenfahrzeugteil mit drei Schienenfahrwerken 9A, 9B und 9C und mit den für eine Gleisbaumaschine 6 kennzeichnenden Arbeitsaggregaten 11 ausgestattet ist. [0095] Figure 5 shows the track construction machine 6 from Figure 4 in an extended variant, wherein the additional rail vehicle part is equipped with three rail bogies 9A, 9B and 9C and with the working units 11 characteristic of a track construction machine 6.
[0096] Die Arbeitsaggregate 11 werden insbesondere im Arbeitsbetrieb von der Schnittstellenvorrichtung 5 über die Leitung 511 mit Energie versorgt. [0096] The working units 11 are supplied with energy, particularly during operation, by the interface device 5 via the line 511.
[0097] Eine Steuerleitung 211 ist von der Steuerungsvorrichtung 2 durch die Schnittstellenvorrichtung 5 zu den Arbeitsaggregaten 11 geführt, um die Energieflüsse zwischen der Schnittstellenvorrichtung 5 und den Arbeitsaggregaten 11 zu überwachen und zu kontrollieren. [0097] A control line 211 is led from the control device 2 through the interface device 5 to the working units 11 in order to monitor and control the energy flows between the interface device 5 and the working units 11.
[0098] Arbeitsaggregate 11 dienen einerseits zur Herstellung und zur Instandhaltung des Schie-[0098] Working units 11 serve on the one hand for the production and maintenance of the sliding
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nenfahrweges 10, sind also beispielsweise Stopfaggregate, vorzugsweise in Kombination mit einem Hebe- und Richtaggregat und/oder Schienenschleifvorrichtungen und/oder Vorrichtungen und Aggregate zur Herstellung und Erneuerung der verschiedenen Lagen des Oberbaus. internal guideway 10, are for example tamping units, preferably in combination with a lifting and straightening unit and/or rail grinding devices and/or devices and units for producing and renewing the various layers of the superstructure.
[0099] Andererseits werden Arbeitsaggregate 11 aber auch verwendet, um die Oberleitungen zur Versorgung von Gleisbaumaschinen 6 zu errichten, Instand zu halten oder zu inspizieren oder um eine aktuelle Gleislage des Schienenfahrwegs 10 zu vermessen. [0099] On the other hand, working units 11 are also used to erect, maintain or inspect the overhead lines for supplying track construction machines 6 or to measure a current track position of the rail track 10.
[00100] Die Gleisbaumaschine 6 bewegt sich in Figur 5 auf dem Schienenfahrweg 10 in die durch den Pfeil 12 angezeigte Richtung. [00100] In Figure 5, the track construction machine 6 moves on the rail track 10 in the direction indicated by the arrow 12.
[00101] Der Schienenfahrweg 10 ist in dieser Fahrtrichtung 12 abwärts geneigt. [00101] The rail track 10 is inclined downwards in this direction of travel 12.
[00102] Die Gesamtgewichtskraft F1 der Gleisbaumaschine 6 teilt sich in einem solchen Fall auf in eine Komponente F-,, die in Fahrtrichtung 12 wirkt und eine Komponente F3, deren Kraftwirkung sich verteilt auf die Schienenfahrwerke 9, 9A, 9B, 9C normal zum Schienenfahrweg 10 entfaltet. [00102] In such a case, the total weight force F1 of the track construction machine 6 is divided into a component F-, which acts in the direction of travel 12 and a component F3, the force effect of which is distributed over the rail bogies 9, 9A, 9B, 9C normal to the rail track 10.
[00103] Das Verhältnis zwischen der Gesamtgewichtskraft F1 und der Komponente F>, die in Fahrtrichtung 12 als externe Antriebskraft wirkt, ergibt sich dabei zu [00103] The ratio between the total weight force F1 and the component F>, which acts as an external driving force in the direction of travel 12, is
F,= Fi sina=Fı'a F,= Fi sina=Fı'a
[00104] Dabei entspricht a als Winkel, vorzugsweise im Bogenmaß, dem Abstieg des Schienenfahrweges 10 in Fahrtrichtung 12 und damit dem Anstieg gegen die Fahrtrichtung 12. [00104] Here, a as an angle, preferably in radians, corresponds to the descent of the rail track 10 in the direction of travel 12 and thus to the ascent against the direction of travel 12.
[00105] Der Anstieg eines Schienenfahrweges 10 wird in der Regel in % angegeben, wobei Steigungen des Schienenfahrweges 10, die von Schienenfahrzeugen allein aufgrund der Wirkung des Rad-Schiene-Kontakts befahren werden, unterhalb von 30% bleiben. [00105] The gradient of a rail track 10 is generally given in %, whereby gradients of the rail track 10 which are travelled by rail vehicles solely due to the effect of the wheel-rail contact remain below 30%.
[00106] Für diese Werte der Steigung des Schienenfahrweges 10 ist die oben eingeführte Annahme, dass für kleine Winkel der Sinus eines Winkels gleich dem Winkel ist, eine praktische und brauchbare Näherung. [00106] For these values of the gradient of the rail track 10, the assumption introduced above that for small angles the sine of an angle is equal to the angle is a practical and useful approximation.
[00107] Figur 6 zeigt ein Antriebskonzept 131 einer Gleisbaumaschine 6. [00107] Figure 6 shows a drive concept 131 of a track construction machine 6.
[00108] Dabei ist ein Modul 31 dazu vorgesehen, elektrische Energie, die mit einem Stromabnehmer 7 von der Oberleitung eines streckenseitigen Versorgungseinrichtung eingespeist wird, mit einem Transformatormodul 311 auf die fahrzeugseitigen elektrischen Spannungsniveaus umzuwandeln, um damit die Verbrauchermodule 43 zu versorgen. [00108] A module 31 is provided to convert electrical energy, which is fed in by a current collector 7 from the overhead line of a trackside supply device, to the vehicle-side electrical voltage levels with a transformer module 311 in order to supply the consumer modules 43.
[00109] Diese Verbrauchermodule 43 umfassen verschiedene Funktionseinheiten, insbesondere Stromrichter, aber auch elektrische Lasteinheiten zur Umwandlung der elektrischen Energie in Wärme, und sind mit verschiedenen Arten von Arbeitsaggregate 11 verbunden, für die sie einen nennenswerten Teil der erhaltenen Energie bereitstellen. [00109] These consumer modules 43 comprise various functional units, in particular power converters, but also electrical load units for converting electrical energy into heat, and are connected to various types of working units 11, for which they provide a significant part of the energy received.
[00110] Ein nicht dargestelltes Modul ist bei diesem Antriebskonzept zur Erdung und Trennung des Moduls 31 vorgesehen. [00110] A module (not shown) is provided in this drive concept for grounding and isolating the module 31.
[00111] Alternativ zu dem mittels des Stromabnehmers 7 mit dem streckenseitigen Versorgungsnetz verbundenen Transformatormodul 31, 311 kann die von den Verbrauchermodulen 43 ben6tigte Energie auch von einem Akkumulator Modul 32 zur Verfügung gestellt werden. [00111] As an alternative to the transformer module 31, 311 connected to the trackside supply network by means of the current collector 7, the energy required by the consumer modules 43 can also be provided by an accumulator module 32.
[00112] Für den Wechsel der Energiebereitstellung der Verbrauchermodule 43 vom Transformator Modul 31 auf das Akkumulator Modul 32, ist es notwendig, die elektrischen Verbindungsleitungen mittels der dargestellten Leistungsschaltern umzuschalten. [00112] In order to change the energy supply of the consumer modules 43 from the transformer module 31 to the accumulator module 32, it is necessary to switch the electrical connecting lines by means of the circuit breakers shown.
[00113] Schließlich ist auch ein Modul 33 mit einem Dieselmotor 331 und einem elektrischen Generator 332 zur Energiebereitstellung vorgesehen. [00113] Finally, a module 33 with a diesel engine 331 and an electric generator 332 is also provided for energy supply.
[00114] Dieses Modul 33 überträgt, nach Herstellung einer elektrischen Verbindung zu den Verbrauchermodulen 43 mit den vorgesehenen Leistungsschaltern, elektrische Energie von seinem elektrischen Generator 332 mittels der Verbrauchermodule 43 an die verschiedenen Arbeitsaggregate 11. [00114] This module 33, after establishing an electrical connection to the load modules 43 with the provided power switches, transmits electrical energy from its electrical generator 332 by means of the load modules 43 to the various working units 11.
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[00115] Über eine gemeinsame mechanische Welle ist mit diesem Modul 33 auch eine nicht dargestellte Hydraulikpumpe als weiterer Verbraucher verbunden. [00115] A hydraulic pump (not shown) is also connected to this module 33 as an additional consumer via a common mechanical shaft.
[00116] Figur 7 zeigt ein alternatives Antriebskonzept 132 einer Gleisbaumaschine 6. [00116] Figure 7 shows an alternative drive concept 132 of a track construction machine 6.
[00117] Ein Verbrauchermodul 43 mit Stromrichter und elektrischem Widerstand wird entweder von einem Transformatormodul 31, 311 oder von einem Modul 33, das ein Dieselaggregat 331 in Kombination mit einem elektrischen Generator 332 umfasst, versorgt. [00117] A consumer module 43 with a power converter and electrical resistance is supplied either by a transformer module 31, 311 or by a module 33 comprising a diesel generator 331 in combination with an electric generator 332.
[00118] Über eine elektrische Verbindungsleitung, die ein Filtermodul 14 enthält, ist das Verbrauchermodul 43 mit einem Traktionsmodul 41 verbunden, das einen Stromrichter, drei Traktionsmotorpaare und einen elektrischen Bremswiderstand umfasst. [00118] Via an electrical connecting line containing a filter module 14, the consumer module 43 is connected to a traction module 41, which comprises a power converter, three pairs of traction motors and an electrical braking resistor.
[00119] Parallel zu diesem Traktionsmodul 41 ist mittels eines weiteren Filtermoduls 14 eine Gleichstromschnittstellenvorrichtung 5 an das Verbrauchermodul 43 angeschaltet und entlang der Gleichstromschnittstellenvorrichtung 5 ist eine, in weiten Grenzen konfigurierbare, Anzahl an Arbeitsaggregatmodulen 11 angeordnet. [00119] In parallel to this traction module 41, a DC interface device 5 is connected to the consumer module 43 by means of a further filter module 14, and a number of working unit modules 11, which can be configured within wide limits, are arranged along the DC interface device 5.
[00120] Die Gleichstromschnittstellenvorrichtung 5 stellt eine Gleichspannung eines definierten Spannungspegels zur Verfügung. [00120] The DC interface device 5 provides a DC voltage of a defined voltage level.
[00121] Vorzugsweise liegt dieser Spannungspegel zwischen 500VDC und 1000VDC. [00121] Preferably, this voltage level is between 500VDC and 1000VDC.
[00122] Es ist besonders günstig, wenn der Spannungspegel der Gleichstromschnittstellenvorrichtung 5 zwischen 700VDC und 800 VDC liegt und beispielsweise Us=750VDC beträgt. [00122] It is particularly advantageous if the voltage level of the DC interface device 5 is between 700VDC and 800VDC and is, for example, Us=750VDC.
[00123] Die Filtermodule 14 dienen im dargestellten Antriebskonzept 132 dazu, im Stromkreis auftretende Resonanzfrequenzen fr in einen Frequenzbereich B;(f1,f2) zu verschieben, der für die vorliegenden Anwendung unkritisch ist. [00123] In the illustrated drive concept 132, the filter modules 14 serve to shift resonance frequencies fr occurring in the circuit into a frequency range B;(f1,f2) which is not critical for the present application.
[00124] Ein solcher Frequenzbereich B; liegt vorzugsweise oberhalb von f1=100 Hz und unterhalb von f2=1 kHz und besonders bevorzugt zwischen f1=150 Hz und f2=250 Hz. [00124] Such a frequency range B; is preferably above f1=100 Hz and below f2=1 kHz and particularly preferably between f1=150 Hz and f2=250 Hz.
[00125] Figur 8 stellt eine Ausführungsform eines hydraulischen Schaltkreises 15 für das erfindungsgemäße Bremsmodul einer modularen Bremsvorrichtung 1 dar. [00125] Figure 8 shows an embodiment of a hydraulic circuit 15 for the brake module of a modular brake device 1 according to the invention.
[00126] Im Bremsbetrieb oder Fahrbetrieb mit Verzögerung, der insbesondere auch ein Arbeitsbetrieb auf einem geneigten Schienenfahrweg 10 gemäß Figur 5 sein kann, wird Energie aus dem fahrzeugseitigen elektrischen Netz, insbesondere mittels einer elektrischen Schnittstellenvorrichtung 5 und eines elektrohydraulischen Wandlers 16, der einen elektrischen Motor 161 sowie eine mittels gemeinsamer Welle verbundene hydraulische Pumpe 162 umfasst, in ein hydraulisches Leitungsnetz 20 übertragen. [00126] In braking operation or driving operation with deceleration, which in particular can also be a working operation on an inclined rail track 10 according to Figure 5, energy is transferred from the vehicle-side electrical network, in particular by means of an electrical interface device 5 and an electro-hydraulic converter 16, which comprises an electric motor 161 and a hydraulic pump 162 connected by means of a common shaft, into a hydraulic line network 20.
[00127] Der elektrohydraulische Wandler 16 fördert im Betriebsfall Hydraulikmedium aus dem Tank 17, mittels des hydraulischen Leitungsnetzes 20, an nicht dargestellte hydraulische Verbraucher 4, 11 wie beispielsweise rotatorisch oder linear wirkende hydraulische Aktoren. [00127] During operation, the electro-hydraulic converter 16 conveys hydraulic medium from the tank 17, by means of the hydraulic line network 20, to hydraulic consumers 4, 11 (not shown), such as rotary or linear hydraulic actuators.
[00128] Ein Rückschlagventil 18 ist dabei zwischen dem elektrohydraulischen Wandler 16 und dem hydraulischen Leitungsnetz 20 vorgesehen, um einen Rückstrom des Hydraulikmediums in den Tank 17 über die Leitungsabschnitte 1618 und 1716 zu verhindern. [00128] A check valve 18 is provided between the electro-hydraulic converter 16 and the hydraulic line network 20 in order to prevent a backflow of the hydraulic medium into the tank 17 via the line sections 1618 and 1716.
[00129] Wird ein Druckgrenzwert pmax des Hydraulikmediums im hydraulischen Leitungsnetz 20 überschritten, spricht ein Druckbegrenzungsventil 19 an und verbindet das Leitungsnetzwerk 20 mittels der Leitungsabschnitte 2019 und 1917 fluidleitend mit dem Tank 17. [00129] If a pressure limit value pmax of the hydraulic medium in the hydraulic line network 20 is exceeded, a pressure relief valve 19 is activated and connects the line network 20 to the tank 17 in a fluid-conducting manner by means of the line sections 2019 and 1917.
[00130] Der Druckgrenzwert pmax kann mit dem im hydraulischen Schaltkreis 15 verwendeten direkt gesteuerten Druckbegrenzungsventil 19, innerhalb eines spezifizierten Bereichs, mechanisch verstellt werden. [00130] The pressure limit value pmax can be mechanically adjusted within a specified range using the directly controlled pressure relief valve 19 used in the hydraulic circuit 15.
[00131] In Fig. 9 sind verschieden Bremskurven auf Basis eines einfachen Modells für den Bremsvorgang einer translatorisch mit der Geschwindigkeit v(t) bewegten Gleibaumaschine 6 im Vergleich dargestellt. [00131] In Fig. 9, different braking curves based on a simple model for the braking process of a sliding construction machine 6 moving translationally at the speed v(t) are shown in comparison.
[00132] Dabei wird angenommen, dass im Verlauf des Bremsvorgangs zunächst die Bremsleis-[00132] It is assumed that during the braking process the braking power
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Ss N Ss N
tung P konstant gehalten wird und sobald eine vorgegeben Mindestgeschwindigkeit v(t)[00133] Bei der auf dem dargestellten Diagramm weiter links liegenden Kurve beträgt die konstante Bremsleistung P=P+ im zeitlichen Verlauf zwischen der Ausgangsgeschwindigkeit v(to)=vo und der für die Umschaltung der Bremsvorrichtung maßgeblichen Geschwindigkeit Vmin[00134] Unterhalb der Geschwindigkeit vmin wird die Bremskraft F=F+41 konstant gehalten bis zum vollkommenen Stillstand des Schienenfahrzeugs 6, der durch v(t1)=0 charakterisiert ist. [00135] Diese Bremskraft F11 ist so bemessen, dass zum Umschaltzeitpunkt 21 bei Unterschreitung der Geschwindigkeitsschwelle v(t)[00136] In der zweiten dargestellten Kurvenschar gilt für die Bremsleistung P=P>; im oberen Teil der Bremskurve P2[00137] Ist die ab dem Umschaltzeitpunkt 22 unterhalb der Geschwindigkeit vmin angewandte Bremskraft F=F22 größer als P2/vmin SO ist die Bremszeit Tg2 kürzer als Tg23=t23-to für den punktiert dargestellten Fall des weiteren Aufbringens einer konstanten Bremsleistung P2 bei Geschwindigkeiten unterhalb von vmin bis zum Stillstand. [00138] Demgegenüber führt eine Bremskraft F=F23, die geringer als P2/vmin Ist, unterhalb der Geschwindigkeit vmin Zu einer Bremszeit Tg3, die sowohl länger als die Bremszeit Tg2 als auch als die Bremszeit Teg23 ist, die bei der ausschließlichen Anwendung konstanter Bremsleitung P2 auftritt. [00139] In der unteren Hälfte der Figur 10 ist ein mit der Steigung a abwärts geneigter Abschnitt des Schienenfahrwegs 10 zwischen den Koordination x1 und x2 dargestellt. Vor und nach diesem geneigten Abschnitt liegen ebene, nicht geneigte Abschnitte des Schienenfahrwegs 10. [00140] Die Höhe ho über einem Referenzniveau verringert sich bei diesem abwärts geneigten Schienenabschnitt 10 von der Position x4 bis zur Position xz um die Höhendifferenz Ah. [00141] Die Aufgrund der Abwärtsneigung des Schienenfahrwegabschnitts 10 in Figur 5 dargestellte zusätzlich wirkende Antriebskraft F2 kann in diesem Fall zur Beibehaltung einer konstanten Arbeitsgeschwindigkeit v(t)=vo durch eine dargestellte Bremsleistung P(v,a) kompensiert werden. [00142] Figur 11 zeigt einen Bremskurvenverlauf, bei dem die Bewegungsenergie der Gleisbaumaschine 6 im Fall der Auslösung einer Schnellbremsung zum Zeitpunkt to gleichzeitig mit Bremsmodulen, bei denen die Bremsleistung P konstant gehalten wird, und Bremsmodulen, bei denen die Bremskraft F konstant gehalten wird, abgebaut wird. [00143] In diesem Fall ist die Bremszeit Tg=t1-to kürzer als bei ausschließlicher Anwendung einer der beiden Bremsmethoden, entweder mit konstanter Bremsleistung P oder mit konstanter Bremskraft F, aber auch als bei der in Figur 9 dargestellten sequenziellen Anwendung beider Bremsmethoden. [00144] Durch die Patentansprüche sind auch weitere Ausführungsformen der modularen Bremsvorrichtung mitumfasst. P is kept constant and as soon as a predetermined minimum speed v(t)[00133] In the case of the curve further to the left in the diagram shown, the constant braking power P=P+ over time between the initial speed v(to)=vo and the speed Vmin which is decisive for switching over the braking device[00134] Below the speed vmin, the braking force F=F+41 is kept constant until the rail vehicle 6 comes to a complete standstill, which is characterized by v(t1)=0. [00135] This braking force F11 is dimensioned in such a way that at the switching time 21 when the speed threshold v(t) is undershot[00136] In the second set of curves shown, the braking power P=P> applies; in the upper part of the braking curve P2[00137] If the braking force F=F22 applied below the speed vmin from the switching point 22 is greater than P2/vmin, the braking time Tg2 is shorter than Tg23=t23-t0 for the dotted case of continued application of a constant braking power P2 at speeds below vmin until standstill. [00138] In contrast, a braking force F=F23 which is less than P2/vmin, below the speed vmin, leads to a braking time Tg3 which is longer both than the braking time Tg2 and than the braking time Teg23 which occurs when constant braking power P2 is used exclusively. [00139] In the lower half of Figure 10, a section of the rail track 10 between the coordinates x1 and x2 is shown which is inclined downwards with the gradient a. Before and after this inclined section there are flat, non-inclined sections of the rail track 10. [00140] The height ho above a reference level decreases in this downwardly inclined rail section 10 from the position x4 to the position xz by the height difference Ah. [00141] The additional driving force F2 shown in Figure 5 due to the downward incline of the rail track section 10 can in this case be compensated for by a braking power P(v,a) shown in order to maintain a constant working speed v(t)=vo. [00142] Figure 11 shows a braking curve profile in which the kinetic energy of the track maintenance machine 6 is reduced in the event of an emergency braking at time t0 simultaneously with braking modules in which the braking power P is kept constant and braking modules in which the braking force F is kept constant. [00143] In this case, the braking time Tg=t1-to is shorter than when only one of the two braking methods is used, either with constant braking power P or with constant braking force F, but also than when both braking methods are applied sequentially as shown in Figure 9. [00144] The claims also encompass further embodiments of the modular braking device.
[00134] Unterhalb der Geschwindigkeit vmin wird die Bremskraft F=F+41 konstant gehalten bis zum vollkommenen Stillstand des Schienenfahrzeugs 6, der durch v(t1)=0 charakterisiert ist. [00134] Below the speed vmin, the braking force F=F+41 is kept constant until the rail vehicle 6 comes to a complete standstill, which is characterized by v(t1)=0.
[00135] Diese Bremskraft F11 ist so bemessen, dass zum Umschaltzeitpunkt 21 bei Unterschreitung der Geschwindigkeitsschwelle v(t)[00136] In der zweiten dargestellten Kurvenschar gilt für die Bremsleistung P=P>; im oberen Teil der Bremskurve P2[00137] Ist die ab dem Umschaltzeitpunkt 22 unterhalb der Geschwindigkeit vmin angewandte Bremskraft F=F22 größer als P2/vmin SO ist die Bremszeit Tg2 kürzer als Tg23=t23-to für den punktiert dargestellten Fall des weiteren Aufbringens einer konstanten Bremsleistung P2 bei Geschwindigkeiten unterhalb von vmin bis zum Stillstand. [00138] Demgegenüber führt eine Bremskraft F=F23, die geringer als P2/vmin Ist, unterhalb der Geschwindigkeit vmin Zu einer Bremszeit Tg3, die sowohl länger als die Bremszeit Tg2 als auch als die Bremszeit Teg23 ist, die bei der ausschließlichen Anwendung konstanter Bremsleitung P2 auftritt. [00139] In der unteren Hälfte der Figur 10 ist ein mit der Steigung a abwärts geneigter Abschnitt des Schienenfahrwegs 10 zwischen den Koordination x1 und x2 dargestellt. Vor und nach diesem geneigten Abschnitt liegen ebene, nicht geneigte Abschnitte des Schienenfahrwegs 10. [00140] Die Höhe ho über einem Referenzniveau verringert sich bei diesem abwärts geneigten Schienenabschnitt 10 von der Position x4 bis zur Position xz um die Höhendifferenz Ah. [00141] Die Aufgrund der Abwärtsneigung des Schienenfahrwegabschnitts 10 in Figur 5 dargestellte zusätzlich wirkende Antriebskraft F2 kann in diesem Fall zur Beibehaltung einer konstanten Arbeitsgeschwindigkeit v(t)=vo durch eine dargestellte Bremsleistung P(v,a) kompensiert werden. [00142] Figur 11 zeigt einen Bremskurvenverlauf, bei dem die Bewegungsenergie der Gleisbaumaschine 6 im Fall der Auslösung einer Schnellbremsung zum Zeitpunkt to gleichzeitig mit Bremsmodulen, bei denen die Bremsleistung P konstant gehalten wird, und Bremsmodulen, bei denen die Bremskraft F konstant gehalten wird, abgebaut wird. [00143] In diesem Fall ist die Bremszeit Tg=t1-to kürzer als bei ausschließlicher Anwendung einer der beiden Bremsmethoden, entweder mit konstanter Bremsleistung P oder mit konstanter Bremskraft F, aber auch als bei der in Figur 9 dargestellten sequenziellen Anwendung beider Bremsmethoden. [00144] Durch die Patentansprüche sind auch weitere Ausführungsformen der modularen Bremsvorrichtung mitumfasst. [00135] This braking force F11 is dimensioned such that at the switching time 21 when the speed threshold v(t) is undershot[00136] In the second set of curves shown, the braking power P=P> applies; in the upper part of the braking curve P2[00137] If the braking force F=F22 applied below the speed vmin from the switching time 22 is greater than P2/vmin SO, the braking time Tg2 is shorter than Tg23=t23-t0 for the dotted case of further application of a constant braking power P2 at speeds below vmin until standstill. [00138] In contrast, a braking force F=F23 which is less than P2/vmin below the speed vmin leads to a braking time Tg3 which is both longer than the braking time Tg2 and than the braking time Teg23 which occurs when constant braking power P2 is used exclusively. [00139] In the lower half of Figure 10, a section of the rail track 10 is shown which is inclined downwards with the gradient a between the coordinates x1 and x2. Before and after this inclined section there are flat, non-inclined sections of the rail track 10. [00140] The height ho above a reference level decreases in this downwardly inclined rail section 10 from the position x4 to the position xz by the height difference Ah. [00141] The additional driving force F2 shown in Figure 5 due to the downward inclination of the rail track section 10 can in this case be compensated by a braking power P(v,a) shown in order to maintain a constant working speed v(t)=vo. [00142] Figure 11 shows a braking curve in which the kinetic energy of the track-laying machine 6 is dissipated in the event of an emergency braking action being triggered at time t0 simultaneously with braking modules in which the braking power P is kept constant and braking modules in which the braking force F is kept constant. [00143] In this case, the braking time Tg=t1-t0 is shorter than when one of the two braking methods is used exclusively, either with constant braking power P or with constant braking force F, but also than when both braking methods are used sequentially as shown in Figure 9. [00144] The patent claims also encompass further embodiments of the modular braking device.
[00137] Ist die ab dem Umschaltzeitpunkt 22 unterhalb der Geschwindigkeit vmin angewandte Bremskraft F=F22 größer als P2/vmin SO ist die Bremszeit Tg2 kürzer als Tg23=t23-to für den punktiert dargestellten Fall des weiteren Aufbringens einer konstanten Bremsleistung P2 bei Geschwindigkeiten unterhalb von vmin bis zum Stillstand. [00137] If the braking force F=F22 applied from the switching time 22 below the speed vmin is greater than P2/vmin SO, the braking time Tg2 is shorter than Tg23=t23-to for the dotted case of further application of a constant braking power P2 at speeds below vmin until standstill.
[00138] Demgegenüber führt eine Bremskraft F=F23, die geringer als P2/vmin Ist, unterhalb der Geschwindigkeit vmin Zu einer Bremszeit Tg3, die sowohl länger als die Bremszeit Tg2 als auch als die Bremszeit Teg23 ist, die bei der ausschließlichen Anwendung konstanter Bremsleitung P2 auftritt. [00138] In contrast, a braking force F=F23 which is less than P2/vmin, below the speed vmin, leads to a braking time Tg3 which is longer both than the braking time Tg2 and than the braking time Teg23 which occurs when constant braking power P2 is used exclusively.
[00139] In der unteren Hälfte der Figur 10 ist ein mit der Steigung a abwärts geneigter Abschnitt des Schienenfahrwegs 10 zwischen den Koordination x1 und x2 dargestellt. [00139] In the lower half of Figure 10, a section of the rail track 10 is shown which is inclined downwards with the gradient a between the coordinations x1 and x2.
Vor und nach diesem geneigten Abschnitt liegen ebene, nicht geneigte Abschnitte des Schienenfahrwegs 10. Before and after this inclined section there are flat, non-inclined sections of the railway track 10.
[00140] Die Höhe ho über einem Referenzniveau verringert sich bei diesem abwärts geneigten Schienenabschnitt 10 von der Position x4 bis zur Position xz um die Höhendifferenz Ah. [00140] The height ho above a reference level decreases in this downwardly inclined rail section 10 from the position x4 to the position xz by the height difference Ah.
[00141] Die Aufgrund der Abwärtsneigung des Schienenfahrwegabschnitts 10 in Figur 5 dargestellte zusätzlich wirkende Antriebskraft F2 kann in diesem Fall zur Beibehaltung einer konstanten Arbeitsgeschwindigkeit v(t)=vo durch eine dargestellte Bremsleistung P(v,a) kompensiert werden. [00141] The additional driving force F2 shown in Figure 5 due to the downward inclination of the rail track section 10 can in this case be compensated by a braking power P(v,a) shown in order to maintain a constant working speed v(t)=vo.
[00142] Figur 11 zeigt einen Bremskurvenverlauf, bei dem die Bewegungsenergie der Gleisbaumaschine 6 im Fall der Auslösung einer Schnellbremsung zum Zeitpunkt to gleichzeitig mit Bremsmodulen, bei denen die Bremsleistung P konstant gehalten wird, und Bremsmodulen, bei denen die Bremskraft F konstant gehalten wird, abgebaut wird. [00142] Figure 11 shows a braking curve in which the kinetic energy of the track-laying machine 6 is reduced in the event of an emergency braking action being triggered at time t0 simultaneously with braking modules in which the braking power P is kept constant and braking modules in which the braking force F is kept constant.
[00143] In diesem Fall ist die Bremszeit Tg=t1-to kürzer als bei ausschließlicher Anwendung einer der beiden Bremsmethoden, entweder mit konstanter Bremsleistung P oder mit konstanter Bremskraft F, aber auch als bei der in Figur 9 dargestellten sequenziellen Anwendung beider Bremsmethoden. [00143] In this case, the braking time Tg=t1-to is shorter than when only one of the two braking methods is used, either with constant braking power P or with constant braking force F, but also than when both braking methods are used sequentially as shown in Figure 9.
[00144] Durch die Patentansprüche sind auch weitere Ausführungsformen der modularen Bremsvorrichtung mitumfasst. [00144] The patent claims also encompass further embodiments of the modular braking device.
Claims (9)
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ATA50481/2024A AT528023B1 (en) | 2024-06-13 | 2024-06-13 | Modular braking device for rail vehicles |
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ATA50481/2024A AT528023B1 (en) | 2024-06-13 | 2024-06-13 | Modular braking device for rail vehicles |
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AT528023A4 AT528023A4 (en) | 2025-09-15 |
Family
ID=96173195
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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ATA50481/2024A AT528023B1 (en) | 2024-06-13 | 2024-06-13 | Modular braking device for rail vehicles |
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AT (1) | AT528023B1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2024
- 2024-06-13 AT ATA50481/2024A patent/AT528023B1/en active
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AT528023A4 (en) | 2025-09-15 |
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