DE10009324A1

DE10009324A1 - Verfahren zur lokbasierten Bestimmung der Zuglänge

Info

Publication number: DE10009324A1
Application number: DE2000109324
Authority: DE
Inventors: Gerhard Eckert; Guenther Himmelstein; Norbert Ott
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Bombardier Transportation GmbH
Priority date: 2000-02-22
Filing date: 2000-02-22
Publication date: 2001-09-06

Abstract

Beim vorliegenden Verfahren zur lokbasierten Bestimmung der Zuglänge über die Ermittlung des Luftvolumens der Hauptluftleitung (HL) des betreffenden Zugverbands werden als Zustandsgrößen Druck, Massenstrom und Temperatur der Luft in der HL an der Lok gemessen und aus einer definierten Abfolge von über das Führerbremsventil (FBV) der Lok oder andere geeignete Aktoren Druckänderungen in der HL erzeugt, die damit einhergehenden Strömungen zeitlich integriert und während konstant gehaltenen HL-Drucks die Leckagerate ermittelt sowie aus diesen Größen das HL-Volumen berechnet. Durch diese Maßnahmen ist eine Zuglängenbestimmung ohne gesonderte Einrichtung am Zugende gewährleistet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur lokbasierten Bestimmung der Zuglänge über die Ermittlung des Luftvolumens der Hauptluftleitung (HL) des betreffenden Zugverbands.

Das in 198 28 906.5 veröffentlichte Verfahren zur fahrzeugautonomen Feststellung und Überprüfung der Vollständigkeit eines Zuges unter Benutzung der Hauptluftleitung (HL) geht davon aus, daß in einer Phase I die Durchgängigkeit der HL des Zuges mittels einer am Zugende an die HL anzuschließenden Einrichtung festgestellt wird. Die Logistik derartiger "Zugendegeräte" (Verwaltung ihres sich durch die Mitfahrt an Zügen häufig ändernden Aufenthaltsorts, Verfolgung und Korrektur des Ladezustands des zugehörigen Energiespeichers usw.) erfordert erheblichen Aufwand; außerdem bedingt die Anbringung der "Zugendegeräte" am freien Ende der HL hinter dem letzten Wagen des zu bildenden Zugs einen Eingriff in den Ablauf der Zugbildung, der mit Zeitverlust und Personalaufwand verbunden ist. Diese Umstände führen dazu, daß Betreiber des Schienenverkehrs solche Zugvollständigkeitsüberwachungssysteme fordern, die ohne eine Einrichtung am Zugende auskommen.

Eine Möglichkeit, die Durchgängigkeit der HL lediglich mit einer Einrichtung auf dem führenden Triebfahrzeug (im weiteren als "Lok" bezeichnet) festzustellen, ist die Bestimmung der Länge der HL. Durch Vergleich mit den Angaben der Wagenliste, die für den Bremszettel ohnehin erforderlich sind, läßt sich dann feststellen, ob eine Unterbrechung der HL - z. B. durch einen geschlossenen Absperrhahn an einem der Wagen im Zugverband - vorliegt. Das hier vorgeschlagene Verfahren, die Länge der HL zu bestimmen, beruht auf der Proportionalität dieser Größe mit einer anderen, von der Lok aus meßbaren Größe: Dem Volumen der HL.

Die HL eines Wagens hat bei bekanntem Durchmesser D der Rohrleitung (z. B. 5/4") ein Volumen V(HL) = L(HL) . Q(HL) mit der Querschnittsfläche Q = D²/4 . Π. Nach Bestimmung des Volumens V läßt sich hieraus die Länge L der HL dieses Wagens berechnen.

Für die Zuglänge maßgebend sind die jeweiligen Wagenlängen als LüP (Länge über Puffer). Die LüP eines Wagens steht mit der Länge L seiner HL in einem bauartspezifischen Verhältnis WB. Daraus folgt, daß sich die Zuglänge ZL ergibt als
ZL = ΣL(HL_i) . WB_i mit i = laufender Nummer des betreffenden Wagens im Zugverband
= ΣV(HL_i)/Q(HL) . WB_i
= V(HL_Z)/Q(HL) . WB_Z mit WB_Z als dem mittleren Verhältnis WB für den betreffenden Zug.

Damit reduziert sich die Aufgabe der Zuglängenbestimmung auf die Aufgabe, das Volumen V(HL_Z) der Hauptluftleitung des betreffenden Zugs zu ermitteln, im folgenden als V bezeichnet.

Das hierfür entwickelte Meßprinzip besteht darin, eine definierte Luftmasse Δm in die HL einzubringen bzw. dieser zu entnehmen und die damit verbundene Druckänderung Δp sowie die in der HL herrschende Temperatur meßtechnisch zu erfassen. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die HL eines Zugs aufgrund der nicht erreichbaren vollständigen Dichtheit aller Kopplungsstellen eine gewisse Leckagerate aufweist. Es ist durch entsprechende Vorschriften, deren Einhaltung im Rahmen der Bremsprobe überprüft wird, lediglich ein Grenzwert der zulässigen Leckagerate festgelegt. Der tatsächliche Wert für einen Zugverband ist dagegen zunächst unbekannt und muß im Rahmen des Verfahrens ermittelt werden.

Das Verfahren geht davon aus, daß ein auf den Massestrom von Luft geeichter Strömungssensor, ein Drucksensor und ein Temperatursensor in die HL an bzw. hinter der Lok eingesetzt werden. Die interessierende Luftmasse Δm ergibt sich aus der Integration der in die HL ein- bzw. aus dieser herausströmenden Luft dm/dt zu

Δm = t₁∫t₂(dm/dt) . dt - t₁∫t₂ (dm_Leck/dt) . dt

zur Ermittlung von
V = Δm/Δp . pK mit pK = einer physikalischen Konstante, in welche die Temperatur der Luft in der HL eingeht.

Daher ist die Ermittlung der tatsächlichen Leckagerate dm_Leck/dt ein unverzichtbarer Bestandteil des Verfahrens. Das Verfahren zur Ermittlung der interessierenden Luftmasse Δm läßt sich in zwei Varianten durchführen:

1. Messung mittels Druckerhöhung mit den Schritten
- - HL auf einen Druck p₁ bringen (Druckausgleich über der gesamten HL-Länge abwarten)
- - Messung der absoluten Leckagerate bei p = const. = p₁
- - HL auf einen gegenüber p₁ abgesenkten Druck p₂ bringen (Druckausgleich über der gesamten HL-Länge abwarten)
- - Messung der absoluten Leckagerate bei reduziertem p = const. = p₂
- - Integration der Luftströmung in die HL bei Druckerhöhung auf einen erhöhten Wert p₃ zur Bestimmung der eingeströmten Luftmasse
- - Ggf. Kontrollmessung der absoluten Leckagerate bei p₃
2. Messung mittels Druckabsenkung mit den Schritten
- - HL auf einen Druck p₁ bringen (Druckausgleich über der gesamten HL-Länge abwarten)
- - HL auf einen definierten gegenüber p₁ abgesenkten Druck p₂ bringen (Druckausgleich über der gesamten HL-Länge abwarten)
- - Messung der absoluten Leckagerate bei reduziertem p = const. = p₂
- - Integration der Luftströmung aus der HL definierter weiterer Druckabgesenkung auf p₃ (Druckausgleich über der gesamten HL-Länge abwarten)
- - Messung der absoluten Leckagerate bei diesem weiter reduzierten p = const. = p₃

In beiden Fällen ist es erforderlich, die Temperatur der Luft in der HL zu messen, wozu neben Strömungs- und Drucksensor ein weiterer Sensor in der HL an der Lok benötigt wird.

Claims

1. Verfahren zur lokbasierten Bestimmung der Zuglänge über die Ermittlung des Luftvolumens der Hauptluftleitung (HL) des betreffenden Zugverbands, dadurch gekennzeichnet, daß als Zustandsgrößen Druck, Massenstrom und Temperatur der Luft in der HL an der Lok gemessen werden und aus einer definierten Abfolge von über das Führerbremsventil (FBV) der Lok oder andere geeignete Aktoren Druckänderungen in der HL erzeugt werden, die damit einhergehenden Strömungen zeitlich integriert und während konstant gehaltenen HL-Drucks die Leckagerate ermittelt sowie aus diesen Größen das HL-Volumen berechnet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als definierte Zustandsänderung eine definierte Druckerhöhung in der HL hervorgerufen wird und die dabei in die HL einströmende Luftmasse sowie deren Temperatur gemessen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als definierte Zustandsänderung eine definierte Druckabsenkung in der HL hervorgerufen wird und die dabei aus der HL ausströmende Luftmasse sowie deren Temperatur gemessen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß aus der in die HL einströmenden Luftmasse, der gemessenen Leckagerate des Zuges und der gemessenen HL- Temperatur zusammen mit der definierten Druckänderung in der HL das Gesamtvolumen der HL bestimmt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß aus der aus der HL ausströmenden Luftmasse, der gemessenen Leckagerate des Zuges und der gemessenen HL- Temperatur zusammen mit der definierten Druckänderung in der HL das Gesamtvolumen der HL bestimmt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem ermittelten Gesamtvolumen der HL die Zuglänge bestimmt wird.