CN111788105A - 用于分配摩擦系数优化混合物的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种装置(1)和方法，用于将至少一种润滑剂(3)和至少一种砂砾(4)的摩擦系数优化混合物(2)分配到轨道车辆(7)的轨道轮(6)和轨道(8)之间的间隙(5)中，所述装置包括：用于润滑剂(3)的容器(9)、用于所述一种砂砾(4)的至少一种容器(10)、用于计量润滑剂(3)的计量单元(11)、用于计量砂砾(4)的计量单元(12)、用于输送润滑剂(3)的输送装置(13)、用于输送砂砾(4)的输送装置(14)、以及共用分配喷嘴(15)。根据本发明，用于输送润滑剂(3)的输送装置(13)和用于输送砂砾(4)的输送装置(14)彼此分开并终止于共用分配喷嘴(15)中，因此直到分配才形成摩擦系数优化混合物(2)，并且提供终止于共用分配喷嘴(15)中的附加压缩空气管线(25)。

Description

用于分配摩擦系数优化混合物的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种装置，用于将至少一种润滑剂和至少一种砂砾的摩擦系数优化混合物分配到轨道车辆的轨道轮和轨道之间的间隙中，所述装置包括：用于所述至少一种砂砾的至少一个容器、用于所述至少一种砂砾的至少一个容器、用于计量所述至少一种润滑剂的至少一个计量单元、用于计量所述至少一种砂砾的至少一个计量单元、用于输送所述至少一种润滑剂的至少一个输送装置、用于输送所述至少一种砂砾的至少一个输送装置、以及用于将所述至少一种润滑剂和所述至少一种砂砾分配到所述轨道轮和轨道之间的间隙中的共用分配喷嘴。
本发明还涉及一种方法，用于将至少一种润滑剂和至少一种砂砾的摩擦系数优化混合物分配到轨道车辆的轨道轮和轨道之间的间隙中，其中，至少一种润滑剂经由至少一个计量单元计量并经由至少一个输送装置输送到至少一个容器之外，并且至少一种砂砾经由至少一个计量单元和至少一个输送装置输送到至少一个容器之外，到达用于将所述至少一种润滑剂和至少一种砂砾分配到所述轨道轮和轨道之间的间隙中的共同分配喷嘴。
背景技术
轨道轮和轨道之间的接触在轨道车辆的动力学中起重要作用，原因是驱动力和制动力以及轨道引导力和重力必须经由相对小的接触面积来传递。轨道轮和轨道之间的摩擦比限定了最佳力传递。一旦轨道车辆移动，轨道轮和轨道之间的过渡就存在不断变化的状况。除了污垢量以外，轨道截面轮廓，特别是在转弯时，对轨道轮和轨道之间接触点处的当前状况也起重要作用。为了最小化对制动距离和磨损的极端影响以及相关的负面影响(粘滑效应)，在轨道车辆中使用铺砾和润滑系统。
例如，EP 2 379 394 B1描述了一种用于在车辆(特别是轨道车辆)的车轮的前部散布砂砾材料的系统，其中可以根据需要将砂砾材料(特别是砂)气动地引入到车轮和地面之间的间隙中，以便增加车轮和地面之间的摩擦，并由此减小制动距离和/或使车辆更容易起步。
对于这样的传统铺砾装置，分配量的效率很大程度上取决于空气动力学影响，该影响直接出现在车轮和轨道之间的间隙的前面，并且随着轨道车辆速度的提高而倾向于使砂砾的射流向外偏转。
还已知使用润滑剂来优化摩擦系数，以便减少轨道轮和轨道的磨损，尤其在轮缘的区域中，并且降低噪声，特别是在轨道车辆的转弯或摆动运动期间。
例如，AT515 059 B1描述了一种用于轨道车辆的轮缘润滑系统的计量装置，用于计量和输送可流动的润滑剂。
出于安全原因，润滑剂的使用不得对轨道车辆的制动距离的长度产生负面影响。为了确保这一点，将固体颗粒混入到润滑剂中。经过一定的运行时间后，由于行驶动态，两种运行材料经常会混合在一起。结果，润滑剂整体上的特性可以改变。另外，固体的高浓度会导致分配设备的堵塞。
WO2013/034740 A1和WO2015/52307 A1公开了用于轨道车辆的分配装置，所述分配装置用于分配具有摩擦系数调节剂的混合物，其中提供多个容器以用于不同材料和/或不同尺寸和/或不同量的摩擦系数调节剂，以便根据需要混合它们，并将相应的颗粒混合物施加到轨道上。所述颗粒混合物经由输送装置通过输送管引入到轨道轮和轨道之间的间隙中。
发明内容
本发明解决的问题在于创造用于分配摩擦系数优化混合物的前述装置和前述方法，其确保至少一种润滑剂和至少一种砂砾的摩擦系数优化混合物有效且无故障地分配到轨道车辆的轨道轮和轨道之间的间隙中。该装置和方法应当尽可能可靠和安全地起作用，并且应当防止摩擦系数优化混合物的成分的分离。应当避免或至少减少已知装置和方法的缺点。
本发明所解决的问题通过上述装置得以解决，其中，用于输送至少一种润滑剂的输送装置和用于输送至少一种砂砾的输送装置彼此分离并且终止于共用分配喷嘴中，使得直到分配到轨道轮和轨道之间的间隙中，才由至少一种润滑剂和至少一种砂砾形成摩擦系数优化混合物，并提供终止于共用分配喷嘴中的附加的压缩空气管线。因此，根据本发明，混合至少一种润滑剂和至少一种砂砾以形成摩擦系数优化混合物仅在直接作用点处进行，即，在分配到轨道轮和轨道之间的间隙中时在共用分配喷嘴中进行。因此，可以防止摩擦系数优化混合物的至少两种成分的分离，并且可以确保根据所讨论的情况最佳地使用期望量的润滑剂和砂砾。通常，将一种润滑剂和一种砂砾混合。然而，也可能使用并混合更多的润滑剂和更多的砂砾以形成摩擦系数优化混合物。根据本发明的装置允许摩擦系数优化混合物的至少两种成分的最佳分配，其优选地根据轨道轮和轨道之间过渡处的相应实际情况混合，并且以适当的分配速度和分配能量被引入到轨道轮和轨道之间的间隙中。摩擦系数优化混合物的至少两种成分(润滑剂和砂砾)的输送管线分别从相应的容器延伸到共用分配喷嘴。润滑剂和砂砾的计量可以单独地并且彼此独立地进行。借助于附加的独立存在的压缩空气管线，可以提高摩擦系数优化混合物的射流的分配能量，并且可以以更集中的方式将摩擦系数优化混合物的成分输送到轨道轮和轨道之间的间隙中
根据本发明的一个特征，用于至少一种润滑剂的至少一个计量单元和/或用于至少一种砂砾的至少一个计量单元由至少一个蜂窝轮形成。蜂窝轮是计量单元的一种实现方式。当然，也可以使用泵来输送液体润滑剂。
用于至少一种润滑剂的至少一个计量单元和/或用于至少一种砂砾的至少一个计量单元可以同样由至少一个活塞形成。这是计量单元的替代或附加变型。特别地，活塞可以与电磁体或气缸组合为驱动装置。
用于输送至少一种润滑剂的至少一个输送装置和/或用于输送至少一种砂砾的至少一个输送装置优选地由压缩空气源和压缩空气管线形成。已证明使用压缩空气来输送至少一种润滑剂和至少一种砂砾是特别可靠和有效的。
进一步有利的是额外的压缩空气在用于砂砾和润滑剂的开口周围进入分配喷嘴，这在摩擦系数优化混合物的输送和分配效率方面是有利的。摩擦系数优化混合物由围绕它的压缩空气有效保护，其结果是诸如侧风等影响造成较小的射流偏转。优选地，分配喷嘴的压缩空气管线的开口围绕用于至少一种砂砾和至少一种润滑剂的开口以环形布置。
如果提供连接到每个计量单元和每个输送装置的控制单元，则可以实现摩擦系数优化混合物的单独成分(即至少一种润滑剂和至少一种砂砾)的最佳计量。可以基于存储的数据或根据规则混合和计量摩擦系数优化混合物，使得始终确保轮和轨道之间的最佳摩擦的最佳使用和最佳效果。
理想地，控制单元连接到用于感测轨道车辆的速度的传感器，用于感测环境参数的传感器和/或用于感测轨道轮和轨道之间的摩擦系数的传感器。这产生控制回路，所述控制回路基于影响参数(诸如环境参数和/或轨道轮和轨道之间接触的实际状况，特别是轨道车辆的速度)提供摩擦系数优化混合物的成分的计量的闭环控制。作为环境参数，在闭环控制中可以感测并考虑诸如温度、湿度、风速等影响因素。这总是确保根据所讨论的情况使用至少一种润滑剂和至少一种砂砾的最佳量和最佳组成。轨道轮和轨道之间的摩擦系数可以通过借助于合适的算法测量轨道轮和轨道之间的间隙中的当前状况来确定。控制单元与用于感测轨道车辆位置的装置(例如GPS接收器)的连接也可以用于润滑剂和砂砾的位置相关计量。
至少一种润滑剂可以由优选地可生物降解的液体形成。合适的润滑剂特别是液体，其最佳地保护轨道侧面和轨道头部以及轨道轮的轮缘并使磨损和噪声最小化。为了防止由于分配摩擦系数优化混合物的环境污染，有利的是液体是可生物降解的。例如，使用包含陶瓷润滑剂和合成载体的润滑剂。也可以考虑固体形式或包含液体润滑剂的胶囊形式的润滑剂。
替代地或附加地，至少一种润滑剂也可以由优选可生物降解的固体形成。还应考虑将固体与液体润滑剂混合或不与液体润滑剂混合。
根据本发明的另一特征，至少一种砂砾由砂，优选石英砂形成。砂与低成本和几乎无限的可用性关联。当然，同样可以考虑使用其他的砂砾，例如矿渣，氧化铝或合成生产的颗粒。
本发明所解决的问题在方法上得以解决，是因为至少一种润滑剂和至少一种砂砾彼此独立地计量和输送到共用分配喷嘴，使得直到被分配到轨道轮和轨道之间的间隙中，才由至少一种润滑剂和至少一种砂砾形成摩擦系数优化混合物，并将附加压缩空气管线中的压缩空气输送到共用分配喷嘴中。关于由此可获得的优点，请参考装置的以上描述。借助于附加的压缩空气，实现了摩擦系数优化混合物的射流到轨道轮和轨道之间间隙中的增加的分配能量。
如上面结合装置已经描述的，至少一种润滑剂和/或至少一种砂砾例如用至少一个蜂窝轮和/或至少一个活塞计量。
所述至少一种润滑剂和/或至少一种砂砾优选地借助于压缩空气气动地输送到共用分配喷嘴。
理想地，所述至少一种润滑剂和/或至少一种砂砾经由控制单元彼此分开地计量。结果，取决于所讨论的情况，总是可以实现摩擦系数优化混合物的最佳组成，并且可以分配尽可能少的润滑剂和砂砾以实现最佳使用。
如果根据轨道车辆的速度、所感测的环境参数和/或所感测的轨道轮和轨道之间的摩擦系数来控制至少一种润滑剂和至少一种砂砾的计量和输送，则摩擦系数优化混合物的最佳组成和用量的最佳设定可以根据每种情况下测得的事件和状况而调整。轨道车辆的地理位置也可以包括在闭环控制中。
优选可生物降解的液体和/或优选可生物降解的固体可以用作至少一种润滑剂。
砂，优选石英砂，可以用作至少一种砂砾。
附图说明
使用附图更详细地解释本发明。在图中：
图1示出了用于将至少一种润滑剂和至少一种砂砾的摩擦系数优化混合物分配到轨道车辆和轨道的间隙中的装置的优选实施例；以及
图2在剖视图中示出了共用分配喷嘴的优选实施例的详细视图。
具体实施方式
图1示出了装置1，用于将至少一种润滑剂3和至少一种砂砾4的摩擦系数优化混合物2分配到轨道车辆7的轨道轮6与轨道8之间的间隙5中。为每种润滑剂3提供容器9，并且为每个砂砾4提供容器10。如果使用多种润滑剂3和多种砂砾4，则提供相应数量的容器9和10。润滑剂3可以经由计量单元11以期望的量计量到下游的输送装置13中。计量单元12例如可以由泵(未示出)、蜂窝轮16或活塞17形成。
用于计量砂砾4的计量单元12也布置在用于砂砾4的每个容器10的下方，也可以由蜂窝轮16或活塞17形成，并且将期望量的砂砾4计量到输送装置14中。用于输送至少一种润滑剂3和至少一种砂砾4的输送装置13、14终止于共用分配喷嘴15中，所述共用分配喷嘴15布置在轨道车辆7的轨道轮6前方的合适点处。由此可以将形成摩擦系数优化混合物2的计量加入的润滑剂3和砂砾4最佳地引入到轨道车辆7的轨道轮6和轨道8之间的间隙5中。压缩空气源18和压缩空气管线19可以在每种情况下用于输送至少一种润滑剂3和至少一种砂砾4。
从压缩空气源18分支出来并且终止于共用分配喷嘴15中的另一条独立存在的压缩空气管线25，改善了对摩擦系数优化混合物2的分配。
优选地，提供控制单元20，所述控制单元连接到每个计量单元11、12和每个输送装置13、14。必要时，考虑影响因素和环境参数，由此可以实现摩擦系数优化混合物2的成分的最佳计量和混合。为此，控制单元20可以连接到用于感测轨道车辆7的速度v的传感器21以及用于感测诸如温度、湿度或风速的环境参数的传感器22。最后，控制单元20也可以连接到用于感测轨道轮6和轨道8之间的状况的传感器23。这样的传感器23可以例如由光学装置形成。可以使用由这些传感器23感测的值并借助合适的算法来确定在轨道轮6和轨道8之间的摩擦系数μ。此外，GPS接收器24可以连接到控制装置20，以便能够感测轨道车辆7的当前地理位置，并且还能够基于轨道车辆7的位置对摩擦系数优化混合物2的分配进行闭环控制。
所述至少一种润滑剂3优选由可生物降解的液体和/或优选可生物降解的固体形成。所述至少一种砂砾4优选地由砂形成，例如石英砂。
根据本发明的用于将至少一种润滑剂3和至少一种砂砾4的摩擦系数优化混合物2分配到轨道车辆7的轨道轮6和轨道8之间的间隙5中的装置1的特征在于：润滑剂和砂砾的成分的最佳使用，以获得最佳效果，即：轮6和轨道8之间的最佳摩擦比。将至少一种润滑剂3和至少一种砂砾4分别输送到分配喷嘴15，并且优选使用压缩空气进行输送，意味着直到将摩擦系数优化混合物2分配到轨道轮6和轨道8之间的间隙5中之前，才发生混合，因此可以防止成分的分离。
图2以剖视图详细示出了共用分配喷嘴15的优选实施例。用于输送润滑剂3的输送装置13的管线、用于输送砂砾4的输送装置14的管线以及附加的压缩空气管线25终止于分配喷嘴15中。压缩空气终止在环形间隙26中，所述环形间隙优选地成环形布置在用于润滑剂3和砂砾4的开口的周围。摩擦系数优化混合物2由此被围绕它的压缩空气射流保护，因此摩擦系数优化混合物2可以以更有效的针对性的方式分配到轨道轮6和轨道8之间的间隙中。代替附加压缩空气管线25的圆形环绕开口，也可以在用于润滑剂3的开口上方和用于砂砾4的开口下方布置用于压缩空气的开口。

Claims (18)

1.一种装置(1)，用于将至少一种润滑剂(3)和至少一种砂砾(4)的摩擦系数优化混合物(2)分配到轨道车辆(7)的轨道轮(6)和轨道(8)之间的间隙(5)中，所述装置包括：用于所述至少一种润滑剂(3)的至少一个容器(9)、用于所述至少一种砂砾(4)的至少一个容器(10)、用于计量所述至少一种润滑剂(3)的至少一个计量单元(11)、用于计量所述至少一种砂砾(4)的至少一个计量单元(12)、用于输送所述至少一种润滑剂(3)的至少一个输送装置(13)、用于输送所述至少一种砂砾(4)的至少一个输送装置(14)、以及用于将所述至少一种润滑剂(3)和所述至少一种砂砾(4)分配到所述轨道轮(6)和轨道(8)之间的间隙(5)中的共用分配喷嘴(15)，其特征在于，用于输送所述至少一种润滑剂(3)的所述输送装置(13)和用于输送所述至少一种砂砾(4)的所述输送装置(14)彼此分离并且终止于所述共用分配喷嘴(15)中，使得直到被分配到所述轨道轮(6)和轨道(8)之间的间隙(5)中，才由所述至少一种润滑剂(3)和所述至少一种砂砾(4)形成摩擦系数优化混合物(2)，并且提供终止于所述共用分配喷嘴(15)中的附加压缩空气管线(25)。
2.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，用于所述至少一种润滑剂(3)的所述至少一个计量单元(11)和/或用于所述至少一种砂砾(4)的所述至少一个计量单元(12)由至少一个蜂窝轮(16)形成。
3.根据权利要求1或2所述的装置(1)，其特征在于，用于所述至少一种润滑剂(3)的所述至少一个计量单元(11)和/或用于所述至少一种砂砾(4)的所述至少一个计量单元(12)由至少一个活塞(17)形成。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的装置(1)，其特征在于，用于输送所述至少一种润滑剂(3)的所述至少一个输送装置(13)和/或用于输送所述至少一种砂砾(4)的所述至少一个输送装置(14)由压缩空气源(18)和压缩空气管线(19)形成。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的装置(1)，其特征在于，提供控制单元(20)，所述控制单元连接至每个计量单元(11,12)和每个输送装置(13,14)。
6.根据权利要求5所述的装置(1)，其特征在于，所述控制单元(20)连接至用于感测所述轨道车辆(7)的速度(v)的传感器(21)、用于感测环境参数的传感器(22)、和/或用于感测所述轨道轮(6)和轨道(8)之间的摩擦系数(μ)的传感器(23)。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的装置(1)，其特征在于，至少一种润滑剂(3)由优选可生物降解的液体形成。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的装置(1)，其特征在于，至少一种润滑剂(3)由优选可生物降解的固体形成。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的装置(1)，其特征在于，至少一种砂砾(4)由砂形成，优选由石英砂形成。
10.一种方法，用于将至少一种润滑剂(3)和至少一种砂砾(4)的摩擦系数优化混合物(2)分配到轨道车辆(7)的轨道轮(6)和轨道(8)之间的间隙(5)中，其中，至少一种润滑剂(3)经由至少一个计量单元(11)计量并经由至少一个输送装置(13)输送到至少一个容器(9)之外，并且至少一种砂砾(4)经由至少一个计量单元(12)和至少一个输送装置(14)输送到至少一个容器(10)之外，到达用于将所述至少一种润滑剂(3)和所述至少一种砂砾(4)分配到所述轨道轮(6)和轨道(8)之间的间隙(5)中的共同分配喷嘴(15)，其特征在于，所述至少一种润滑剂(3)和所述至少一种砂砾(4)彼此分开地计量并输送到所述共用分配喷嘴(15)，使得直到被分配到所述轨道轮(6)和轨道(8)之间的间隙(5)中，才由所述至少一种润滑剂(3)和所述至少一种砂砾(4)形成摩擦系数优化混合物(2)，并将附加压缩空气管线(25)中的压缩空气被输送到所述共用分配喷嘴(15)中。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，使用至少一个蜂窝轮(16)计量所述至少一种润滑剂(3)和/或所述至少一种砂砾(4)。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，使用至少一个活塞(17)计量所述至少一种润滑剂(3)和/或所述至少一种砂砾(4)。
13.根据权利要求10至12中任意一项所述的方法，其特征在于，所述至少一种润滑剂(3)和/或所述至少一种砂砾(4)借助于压缩空气气动地输送到所述共用分配喷嘴(15)。
14.根据权利要求10至13中任意一项所述的方法，其特征在于，所述至少一种润滑剂(3)和/或所述至少一种砂砾(4)经由控制单元(20)彼此分开地计量。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，根据所述轨道车辆(7)的速度(v)、感测的环境参数、和/或感测的所述轨道轮(6)和轨道(8)之间的摩擦系数(μ)，来控制所述至少一种润滑剂(3)和所述至少一种砂砾(4)的计量和输送。
16.根据权利要求10至15中任意一项所述的方法，其特征在于，使用优选可生物降解的液体作为至少一种润滑剂(3)。
17.根据权利要求10至16中任意一项所述的方法，其特征在于，使用优选可生物降解的固体作为至少一种润滑剂(3)。
18.根据权利要求10至17中任意一项所述的方法，其特征在于，使用砂，优选石英砂，作为至少一种砂砾(4)。
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