DE10009324A1 - Determining train length from locomotive involves measuring pressure, mass flow, temperature in main air line, generating defined pressure change sequence, integrating flows - Google Patents

Determining train length from locomotive involves measuring pressure, mass flow, temperature in main air line, generating defined pressure change sequence, integrating flows

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Guenther Himmelstein
Norbert Ott
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    • B61L15/0054—Train integrity supervision, e.g. end-of-train [EOT] devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T17/00—Component parts, details, or accessories of power brake systems not covered by groups B60T8/00, B60T13/00 or B60T15/00, or presenting other characteristic features
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Abstract

The method involves measuring the pressure, mass flow and temperature of the air in the main air line of the train in the locomotive and generating a defined sequence of pressure changes in the main air line with the drivers brake valve or other suitable actuators. The associated flows are integrated, the leakage rate is determined with the main air line pressure constant and the main air line volume derived from these values.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur lokbasierten Bestimmung der Zuglänge über die Ermittlung des Luftvolumens der Hauptluftleitung (HL) des betreffenden Zugverbands.The invention relates to a method for locomotive-based Determining the train length by determining the air volume the main air line (HL) of the train in question.

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. The method published in 198 28 906.5 Autonomous detection and verification of the Completeness of a train using the Main air line (HL) assumes that in a phase I the Continuity of the HL of the train using one at the end of the train the HL device to be connected is determined. The Logistics of such "train end devices" (management of their own due to the frequent change of location on trains, Tracking and correcting the charge level of the associated Energy storage, etc.) requires considerable effort; in addition, the attachment of the "train end devices" on the free End of HL behind the last car of the train to be formed an intervention in the process of train formation, with Loss of time and personnel costs is associated. These circumstances lead to operators of rail transport such Train completeness monitoring systems require that without a Establishment get along at the end of the train.  

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.One way of using the HL consistently a facility on the leading locomotive (hereinafter referred to as "locomotive"), the determination of the Length of the HL. By comparison with the information in the car list, which are required for the brake label anyway, can then determine whether an interruption of the HL - e.g. B. by a closed stopcock on one of the cars in the Train association - available. The procedure proposed here, the Determining the length of the HL is based on proportionality this size with another one that can be measured from the locomotive Size: The volume of the 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.The HL of a wagon has a volume V (HL) = L (HL). Q (HL) with the cross-sectional area Q = D 2/4 . Bei with a known diameter D of the pipeline (eg 5/4 ") Determining the volume V, the length L of the HL of this car can be calculated from this.

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(HLi) . WBi mit i = laufender Nummer des betreffenden Wagens im Zugverband
= ΣV(HLi)/Q(HL) . WBi
= V(HLZ)/Q(HL) . WBZ mit WBZ als dem mittleren Verhältnis WB für den betreffenden Zug.For the train length, the respective wagon lengths as LüP (length over buffers) are decisive. The length of a wagon's length is in a type-specific ratio WB. It follows that the train length ZL results as
ZL = ΣL (HL i ). WB i with i = serial number of the relevant car in the train association
= ΣV (HL i ) / Q (HL). WB i
= V (HL Z ) / Q (HL). WB Z with WB Z as the average ratio WB for the train in question.

Damit reduziert sich die Aufgabe der Zuglängenbestimmung auf die Aufgabe, das Volumen V(HLZ) der Hauptluftleitung des betreffenden Zugs zu ermitteln, im folgenden als V bezeichnet. The task of determining the train length is thus reduced to the task of determining the volume V (HL Z ) of the main air line of the train in question, hereinafter referred to as V.

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.The measuring principle developed for this is a to introduce or to the defined air mass Δm in the HL remove and the associated pressure change Δp and the the temperature prevailing in the HL to be measured. It should be noted that the HL of a train due the inaccessible complete tightness of all Coupling points has a certain leak rate. It is through appropriate regulations, compliance with them within the framework the brake test is checked, just a limit of permissible leakage rate. The actual value for a train group, however, is initially unknown and must be in the Be determined as part of the procedure.

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
The method is based on the assumption that a flow sensor calibrated to the mass flow of air, a pressure sensor and a temperature sensor are inserted in the HL on or behind the locomotive. The air mass Δm of interest results from the integration of the air dm / dt flowing into and out of the HL

Δm = t1∫t2(dm/dt) . dt - t1∫t2 (dmLeck/dt) . dt
Δm = t 1 ∫t 2 (dm / dt). dt - t 1 ∫t 2 (dm leak / dt). German

zur Ermittlung von
V = Δm/Δp . pK mit pK = einer physikalischen Konstante, in welche die Temperatur der Luft in der HL eingeht.to determine
V = Δm / Δp. pK with pK = a physical constant in which the temperature of the air in the HL is included.

Daher ist die Ermittlung der tatsächlichen Leckagerate dmLeck/dt ein unverzichtbarer Bestandteil des Verfahrens. Das Verfahren zur Ermittlung der interessierenden Luftmasse Δm läßt sich in zwei Varianten durchführen:
Therefore, the determination of the actual leakage rate dm leak / dt is an indispensable part of the process. The method for determining the air mass Δm of interest can be carried out in two variants:

  • 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
    1. Measure by increasing the pressure with the steps
    • - Bring HL to a pressure p 1 (wait for pressure equalization over the entire HL length)
    • - Measurement of the absolute leak rate at p = const. = p 1
    • - HL p a to p 1 lowered pressure 2 bring (pressure compensation over the entire length HL-Wait)
    • - Measurement of the absolute leakage rate with reduced p = const. = p 2
    • - Integration of the air flow into the HL when the pressure is increased to an increased value p 3 to determine the inflow air mass
    • - Possibly. Control measurement of the absolute leak rate at p 3
  • 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
    2. Measure by lowering the pressure with the steps
    • - Bring HL to a pressure p 1 (wait for pressure equalization over the entire HL length)
    • - Bring HL to a defined pressure p 2 which is lower than p 1 (wait for pressure equalization over the entire HL length)
    • - Measurement of the absolute leakage rate with reduced p = const. = p 2
    • - Integration of the air flow from the HL defined further pressure reduction to p 3 (wait for pressure equalization over the entire HL length)
    • - Measurement of the absolute leakage rate at this further reduced p = const. = p 3

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.In both cases it is necessary to check the temperature of the air to be measured in the HL, which includes a flow and pressure sensor another sensor is required in the HL on the locomotive.

Claims (6)

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.1. A method for locomotive-based determination of the train length by determining the air volume of the main air line (HL) of the train group in question, characterized in that pressure, mass flow and temperature of the air in the HL at the locomotive are measured as state variables and from a defined sequence of over the driver's brake valve (FBV) of the locomotive or other suitable actuators pressure changes are generated in the HL, the associated flows are integrated in time and the leakage rate is determined while the HL pressure is kept constant and the HL volume is calculated from these variables. 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.2. The method according to claim 1, characterized, that as a defined change of state a defined one Pressure increase is caused in the HL and the thereby in the HL inflowing air mass and its temperature be measured. 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.3. The method according to claim 1, characterized, that as a defined change of state a defined one Pressure drop in the HL is caused and this  Air mass flowing out of the HL and its temperature be measured. 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.4. The method according to claim 1 or 2, characterized, that from the air mass flowing into the HL, the measured leak rate of the train and the measured HL Temperature together with the defined pressure change in the HL the total volume of HL is determined. 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.5. The method according to claim 1 or 3, characterized, that from the air mass flowing out of the HL, the measured leak rate of the train and the measured HL Temperature together with the defined pressure change in the HL the total volume of HL is determined. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem ermittelten Gesamtvolumen der HL die Zuglänge bestimmt wird.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized, that the train length from the determined total volume of the HL is determined.
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