DE102013113556A1 - Kompressorsystem und Verfahren zum Betrieb des Kompressorsystems in Abhängigkeit der aktuellen Situation des Schienenfahrzeugs - Google Patents

Kompressorsystem und Verfahren zum Betrieb des Kompressorsystems in Abhängigkeit der aktuellen Situation des Schienenfahrzeugs Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kompressorsystem für ein Schienenfahrzeug, umfassend einen von einer elektrischen Maschine (1) über eine Antriebswelle (2) angetriebenen Kompressor (3) zur Erzeugung von Druckluft für mindestens einen Druckluftbehälter (4), wobei die elektrische Maschine (1) zumindest mittelbar über eine Regelungseinrichtung (5) zum Betrieb der elektrischen Maschine (1) mit zumindest einer zwischen einer maximalen Drehzahl (m) und einer minimalen Drehzahl (i) befindlichen Drehzahl ansteuerbar ist, wobei ferner in einer stromabwärts vom Kompressor (3) angeordneten druckluftführenden Leitung (6) zumindest ein Drucksensor (7) zur Bestimmung des Drucks für die Regelungseinrichtung (5) angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist ein Stellglied (8) zur kontinuierlichen Beeinflussung der Drehzahl der elektrischen Maschine (1) zwischen einer elektrischen Versorgung (15) und der elektrischen Maschine (1) angeordnet, wobei die Ansteuerung des Stellglieds (8) nach Maßgabe einer Sensoreinrichtung (10), umfassend mindestens ein Sensorelement (16) zur Erfassung zumindest einer externen Randbedingung des Schinenfahrzeugs, über die Regelungseinrichtung (5), erfolgt. Ferner betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Steuerung des erfindungsgemäßen Kompressorsystems, wobei der Kompressor (3) nach Maßgabe der Sensoreinrichtung (10) mit einer variablen, zwischen der maximalen Drehzahl (m) und der minimalen Drehzahl (i), jeden Zwischenwert einnehmenden Drehzahl, betrieben wird.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft ein Kompressorsystem für ein Schienenfahrzeug, umfassend einen von einer elektrischen Maschine über eine Antriebswelle angetriebenen Kompressor zur Erzeugung von Druckluft für mindestens einen Druckluftbehälter, wobei die elektrische Maschine zumindest mittelbar über eine Regelungseinrichtung zum Betrieb der elektrischen Maschine mit zumindest einer zwischen einer maximalen Drehzahl und einer minimalen Drehzahl befindlichen Drehzahl ansteuerbar ist, wobei ferner in einer stromabwärts vom Kompressor angeordneten druckluftführenden Leitung zumindest ein Drucksensor zur Bestimmung des Drucks für die Regelungseinrichtung angeordnet ist. Ferner betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Steuerung des erfindungsgemäßen Kompressorsystems.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • An Kompressoren in Schienenfahrzeugen werden vielfältige, teilweise konträre Anforderungen gestellt, wie beispielsweise eine hohe Lieferleistung, ausreichende Einschaltdauern, geringe Schallemissionen, ein niedriger Energieverbrauch, ein kleiner Bauraum sowie niedrige Einstands- und Life-Cycle-Kosten. Dabei gibt es je nach Betriebszustand oder Situation des Schienenfahrzeugs stark unterschiedliche Anforderungsprofile an den Kompressor. Die typische Problemstellung bei der Auslegung eines Kompressors ist, den besten Kompromiss zwischen diesen Anforderungen zu finden, der in allen Betriebszuständen des Schienenfahrzeugs oder während jeder Situation des Schienenfahrzeugs akzeptabel ist. In der Regel werden in Schienenfahrzeugen Kompressoren eingesetzt, die elektrisch angetrieben werden. Die Kompressoren werden in Ein-/Ausschaltbetrieb zwischen dem unteren Einschaltdruck und dem oberen Abschaltdruck mit einer konstanten Drehzahl, der sogenannten Nenndrehzahl, betrieben. Der Kompressor wird so dimensioniert, dass eine vorgegebene Auffüllzeit erreicht und eine minimale Einschaltdauer im Betrieb nicht unterschritten wird.
  • Aus dem allgemein bekannten Stand der Technik geht hervor, dass der Betrieb des Kompressors nicht zwischen den unterschiedlichen Betriebszuständen des Schienenfahrzeugs unterscheidet. Der Lüfter des Kühlsystems unterliegt dabei dem gleichen Betriebsregime wie der Kompressor, da der Lüfter in der Regel direkt vom Kompressor mit angetrieben wird.
  • Während einer Auffüllphase wird der Kompressor bei Nenndrehzahl betrieben. Die Nenndrehzahl ist so gewählt, dass der Kompressor im Dauerbetrieb betrieben werden kann. Ferner ist die Baugröße des Kompressors so gewählt, dass im Streckenbetrieb eine minimale Einschaltdauer nicht unterschritten und die maximale Auffüllzeit nicht überschritten wird. Im Streckenbetrieb wird der Kompressor intermittierend betrieben. Dabei wird der Kompressor gestartet wenn der Druck im Druckluftbehälter auf den Einschaltdruck abgefallen ist. Sobald der Abschaltdruck im Druckluftbehälter erreicht ist, wird der Kompressor mit Nenndrehzahl betrieben. Bei Erreichen des Abschaltdrucks wird der Kompressor ausgeschaltet und erst nach einem Druckabfall bis auf den Einschaltdruck erneut gestartet. Bei den elektrisch angetriebenen Schienenfahrzeugen wird während einer Bremsphase der Antriebsmotor als elektrodynamische Bremse eingesetzt. Hierbei entsteht elektrische Energie, deren Rückspeisung ins Netz häufig nicht wirtschaftlich oder teilweise nicht möglich ist. Während eines Stationsbetriebs, bei dem das Schienenfahrzeug am Bahnhof hält, wird der Kompressor ebenso wie während der Fahrt intermittierend betrieben. Da kein dominantes Fahrgeräusch vorhanden ist, sollten Schallemissionen des Kompressors und des Lüfters vermieden werden. Da die Luftfederung im Bahnhof einen erhöhten Luftbedarf wegen dem Ein-/Aussteigen der Fahrgäste aufweist führt dies häufig zum Einschalten des Kompressors und des Lüfters, und damit zu unerwünschten Schallemissionen während des Halts am Bahnhof. Darüber hinaus werden Schienenfahrzeuge, insbesondere im Nahverkehr, häufig in der Nähe von Wohngebieten aufgerüstet abgestellt, um beispielsweise ein Einfrieren zu vermeiden. Schallemissionen sind hierbei soweit als möglich zu vermeiden. Aufgrund von Leckagen erreicht der Druck in den Druckluftbehältern in einer Nacht mehrfach den unteren Einschaltdruck des Kompressors, so dass ein Nachfüllen erforderlich ist und der Kompressor intermittierend bei Nenndrehzahl betrieben wird. Ferner treten neben den Schallemissionen des Kompressors hierbei weitere Geräusche wie z.B. das störende Entlüftungsgeräusch des Lufttrockners auf.
  • Eine Information über den jeweiligen Betriebszustand des Schienenfahrzeugs ist in vielen Fällen für die Regelung des Kompressors nicht zugänglich. Sofern Informationen über den jeweiligen Betriebszustand des Schienenfahrzeugs vorliegen muss eine Abstimmung mit der Regelung des Kompressors vorgenommen werden, sodass ein einfaches Aufrüsten nicht möglich ist.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Kompressorsystem und ein Verfahren zum Betrieb des Kompressorsystems dahingehend zu optimieren, dass ein energieeffizienter und Schallemissionen senkender Betrieb des Kompressorsystems in Abhängigkeit der aktuellen Situation des Schienenfahrzeugs erfolgt und somit keine Informationen über einen Betriebszustand des Schienenfahrzeugs erfordert.
  • Die Aufgabe wird vorrichtungstechnisch ausgehend von einem Kompressorsystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Verfahrenstechnisch wird die Aufgabe gemäß Anspruch 4 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den nachfolgenden abhängigen Ansprüchen hervor.
  • Erfindungsgemäß ist ein Stellglied zur kontinuierlichen Beeinflussung der Drehzahl der elektrischen Maschine zwischen einer elektrischen Versorgung und der elektrischen Maschine angeordnet, wobei die Ansteuerung des Stellglieds nach Maßgabe einer Sensoreinrichtung, umfassend mindestens ein Sensorelement zur Erfassung zumindest einer externen Randbedingung des Schienenfahrzeugs, über die Regelungseinrichtung, erfolgt. Die Sensoreinrichtung stellt somit der Regelungseinrichtung des Kompressorsystems Informationen zur aktuellen Betriebssituation des Schienenfahrzeugs sowie Informationen zu den aktuellen Umgebungsbedingungen des Schienenfahrzeugs zur Verfügung. Messbare Messgrößen oder Randbedingungen sind beispielsweise der Schallpegel in der Umgebung des Schienenfahrzeugs sowie die Geschwindigkeit und Beschleunigung des Schienenfahrzeugs.
  • Mit anderen Worten befindet sich das Stellglied im Leistungsfluss stromaufwärts der elektrischen Maschine und ist somit der elektrischen Maschine vorgeschaltet. Das Stellglied erlaubt einen Betrieb der elektrischen Maschine mit unterschiedlichen Drehzahlen. Dazu eignen sich insbesondere Frequenzumrichter oder Wechselrichter.
  • Je nach Frequenz wird die Drehzahl der elektrischen Maschine und somit der Betrieb des Kompressors angepasst. Durch die Ansteuerung des Stellglieds nach Maßgabe der Sensoreinrichtung erfolgt eine situative Regelung des Kompressorsystems über die Regelungseinrichtung. Situative Randbedingungen werden aus Messgrößen, welche von den Sensorelementen der Sensoreinrichtung ermittelt und der Regelungseinrichtung bereitgestellt werden, ermittelt. Denkbar sind Messgrößen wie Zeit, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Temperatur, Vibration, Luftfeuchtigkeit, Schall und Ort. Die Drehzahlregelung des Kompressorsystems bietet neben den Vorteil des reduzierten Energieverbrauchs weitere Vorteile wie beispielsweise eine geringere Schallemissionen in relevanten Situationen sowie der Verzicht auf passive Maßnahmen zur Schallreduzierung und einen schonenderen Betrieb des Kompressors durch eine reduzierte Drehzahl und einen reduzierten Gegendruck in dem mindestens einen Druckluftbehälter.
  • Vorzugsweise steuert die Regelungseinrichtung zumindest mittelbar eine stromabwärts des Kompressors angeordnete Kühlereinheit mit Kühlerlüfter an, wobei eine Drehzahl des Kühlerlüfters kontinuierlich durch die Regelungseinrichtung einstellbar ist. Dazu ist in der Kühlereinheit vorzugsweise ein Stellglied integriert. Alternativ ist es auch denkbar, dass das Stellglied der Kühlereinheit zumindest vorgeschaltet ist. Durch eine situative Regelung der Drehzahl des Kühlerlüfters kann der Wassereintrag in einem nachgeschalteten Lufttrockner reduzierter werden, wodurch ein Luftverbrauch des Lufttrockners ebenfalls sinkt.
  • Des Weiteren bevorzugt umfasst die Sensoreinrichtung mindestens einen GPS-Sensor zur Messung einer Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs sowie mindestens einen Beschleunigungssensor zur Messung einer Beschleunigung des Schienenfahrzeugs und mindestens ein Mikrofon zur Messung eines Schallpegels in der Umgebung des Schienenfahrzeugs. Dabei stellen die Geschwindigkeit und die Beschleunigung des Schienenfahrzeugs interne Randbedingungen dar, wobei der Schallpegel eine externe Randbedingung darstellt. Es ist jedoch auch denkbar die Geschwindigkeit über andere Sensoren, wie beispielsweise einen auf die Schienen gerichteten Lasersensor zu messen. Darüber hinaus sind dem Fachmann auch andere hier nicht genannte Sensoreinheiten zur Messung jeweiliger externer und/oder interner Messgrößen oder Randbedingungen bekannt.
  • Verfahrenstechnisch wird der Kompressor nach Maßgabe der Sensoreinrichtung mit einer variablen, zwischen der maximalen Drehzahl und der minimalen Drehzahl, jeden Zwischenwert einnehmenden Drehzahl, betrieben. Dadurch, dass die Kühlereinheit weder direkt noch mittelbar mit dem Kompressor verbunden ist erfolgt eine separate Ansteuerung der Kühlereinheit und somit eine separate Einstellung der Drehzahl des Kühlerlüfters. Vorteilhafterweise können der Kompressor und der Kühlerlüfter auch abgeschaltet werden.
  • Vorzugsweise betreibt die Regelungseinrichtung bei einem relativ hohen Schallpegel und einer annähernd konstant hohen Geschwindigkeit den Kompressor mit einer variablen Drehzahl, geringfügig oberhalb der minimalen Drehzahl, wobei der Luftdruck in dem mindestens einen Druckluftbehälter geringfügig größer als der Einschaltdruck eingestellt wird. Somit schließt die Regelungseinrichtung aufgrund der durch die unterschiedlichen Sensorelemente der Sensoreinrichtung bereitgestellten unterschiedlichen Informationen darauf, dass sich das Schienenfahrzeug in einem Streckenbetrieb befindet. Im Streckenbetrieb des Kompressors ist eine maximale Energieeinsparung des Kompressors vorrangig, die durch den variablen Betrieb des Kompressors mit der mindestens minimalen Drehzahl erzielt wird. Mithin wird nur so viel Druckluft vom Kompressor erzeugt, wie zur Einstellung des Luftdrucks, der geringfügig größer als der Einschaltdruck ist, in dem mindestens einen Druckluftbehälter nötig ist.
  • Über den Drucksensor kann der Druckverlauf überwacht werden, so dass der Luftdruck in dem mindestens einen Druckluftbehälter nahezu konstant, vorzugsweise ein bis zwei Zehntel bar oberhalb des Einschaltdrucks des Kompressors eingestellt wird.
  • Je nach aktuellen Druckluftverbrauch variiert die Drehzahl der elektrischen Maschine und somit die Drehzahl des Kompressors, um den Luftdruck in den mindestens einen Druckluftbehälter nahezu konstant zu halten.
  • Daraus ergibt sich der Vorteil, dass durch einen geringeren Gegendruck in dem mindestens einen Druckluftbehälter der Energieverbrauch reduziert wird und der Kompressor schonender betrieben wird. Daraus resultiert ferner eine geringere Betriebstemperatur des Kompressors, wodurch die Kühlung des Kompressors ebenfalls geringer ausfällt. Ferner wird der Kühlerlüfter der Kühlereinheit so betrieben, dass innerhalb des angestrebten Temperaturbereichs eine möglichst niedrige Temperatur der Druckluft am Ausgang des Kompressors erzielt wird. Dies bietet den Vorteil eines höheren Anteils an flüssigem Wasser und eines geringeren Anteils an Wasserdampf in der Druckluft. Das flüssige Wasser kann in einem Vorabscheider separiert werden, während der Wasserdampf im Lufttrockner abgeschieden wird. Somit wird der Wassereintrag im Trockenmittel reduziert, wodurch ein kleinerer Anteil der Druckluft zur Regeneration benötigt wird.
  • Besonders bevorzugt betreibt die Regelungseinrichtung bei einer negativen Beschleunigung den Kompressor mit einer maximalen Drehzahl bis zum Erreichen eines Abschaltdrucks des Kompressors und speist den mindestens einen Druckluftbehälter, wobei der Kompressor nach Erreichen des Abschaltdrucks mit einer variablen Drehzahl, unterhalb der maximalen Drehzahl, betrieben wird.
  • Mit anderen Worten wird die verfügbare elektrische Energie während des Bremsbetriebs des Schienenfahrzeugs zum vollständigen Auffüllen des mindestens einen Druckluftbehälters genutzt. Anschließend geht die Drehzahl des Kompressors zurück in den Bereich oberhalb der minimalen Drehzahl und erhält den zuvor definierten Maximaldruck in dem mindestens einen Druckluftbehälter aufrecht bis zum Ende des Bremsbetriebs. Dies bietet den Vorteil der internen Nutzung der elektrischen Energie im Bremsbetrieb und ermöglicht eine Energieeinsparung, da eine Rückspeisung der elektrischen Energie in das elektrische Netz nicht in jedem Fall möglich ist. Daher ist im Bremsbetrieb des Kompressors die maximale Energierückgewinnung des Kompressors vorrangig. Diese wird insbesondere durch eine maximale Einspeisung von Druckluft in den mindestens einen Druckluftbehälter während des Bremsbetriebs und durch eine Aufrechterhaltung des maximalen Überdrucks im mindestens einen Druckluftbehälter erreicht.
  • Besonders bevorzugt wird der Kompressor nach Beenden der negativen Beschleunigung abgeschaltet und bei Erreichen des Einschaltdrucks auf die minimale Drehzahl eingestellt. Dadurch spart der Kompressor am Ende der Bremsphase im folgenden Betrieb die Energie ein, die während der Bremsphase verbraucht wurde. Das Abschalten des Kompressors oder die Einstellung der minimalen Drehzahl wird solange beibehalten bis der Druck in den mindestens einen Druckluftbehälter den Einschaltdruck des Kompressors erreicht.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel betreibt die Regelungseinrichtung bei Stillstand des Schienenfahrzeugs und einem relativ niedrigen Schallpegel in der Umgebung des Schienenfahrzeugs den Kompressor intermittierend zwischen einer Abschaltung beim Abfallen des Druckes auf den Einschaltdruck und einem Betrieb mit der minimalen Drehzahl beim Erreichen des Abschaltdrucks.
  • Somit kann bei Stillstand in einem Stationsbetrieb oder Over-Night-Standby-Betrieb der Kompressor ausgeschaltet werden oder auf minimale Drehzahl gehalten werden bis der Einschaltdruck im mindestens einen Druckluftbehälter erreicht wird. Während des Stationsbetriebs kann somit zumeist ein Betrieb des Kompressors vermieden werden. Der Kühlerlüfter bleibt soweit möglich abgeschaltet oder wird nur so schnell betrieben, dass die zulässige Maximaltemperatur im Kompressor oder am Druckluftausgang nicht überschritten wird. Dadurch werden während des Halts am Bahnhof Schallemissionen durch den Kompressor und den Kühlerlüfter minimiert. Ferner kann das gesamte Kompressorsystem bauraumsparender gebaut werden da die Möglichkeit des Verzichts auf passive Maßnahmen zur Schalldämmung entfällt. Daher sind im Stationsbetrieb des Kompressors die minimale Schallemission des Kompressors und des Kühlerlüfters vorrangig. Diese wird insbesondere durch die Abschaltung oder den Betrieb des Kompressors und des Kühlerlüfters bei minimaler Drehzahl erreicht.
  • Vorteilhafterweise betreibt die Regelungseinrichtung bei Stillstand des Schienenfahrzeugs und einem relativ hohen Schallpegel in der Umgebung des Schienenfahrzeugs den Kompressor mit der maximalen Drehzahl bis entweder der relativ hohe Schallpegel wieder sinkt oder der Abschaltdruck erreicht wird. Dadurch kann der hohe Schallpegel bei stehendem Schienenfahrzeug, der beispielsweise durch einen vorbeifahrenden Güterzug erzeugt wird, genutzt werden, um in dieser Situation die Drehzahl Kompressors und des Kühlerlüfters zu erhöhen und dadurch innerhalb kürzester Zeit den mindestens einen Druckluftbehälter zu füllen. Wahrnehmbare Schallemissionen werden aufgrund des hohen Schallpegels der Umgebung vermieden.
  • Aufgrund der Ermittlung im Wesentlichen externer Informationen und Randbedingungen durch die Sensoreinrichtung des Schienenfahrzeugs, wird die Regelungseinrichtung je nach Situation des Schienenfahrzeugs derart betrieben, dass Energie zum Betreiben des Kompressorsystems eingespart wird und die Schallemissionen des Kompressorsystems gesenkt werden. Intern bereitgestellte Informationen bezüglich unterschiedlicher Betriebszustände des Schienenfahrzeugs sind dienlich, jedoch nicht erforderlich.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
  • 1 ein Blockschaltbild des erfindungsmäßen Kompressorsystems, und
  • 2 fünf zusammenhängende Diagramme, wobei von oben nach unten ein Schallpegel, eine Geschwindigkeit und eine Beschleunigung des Schienenfahrzeugs sowie eine Drehzahl und ein Druck im Druckluftbehälter über die Zeit aufgetragen sind.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • Gemäß 1 weist ein Kompressorsystem für ein Schienenfahrzeug eine elektrische Maschine 1 auf, die über eine Antriebswelle 2 einen Kompressor 3 zur Erzeugung von Druckluft antreibt. Die vom Kompressor 3 erzeugte Druckluft wird über eine druckluftführende Leitung 6 zu einer Kühlereinheit 9 mit einem Kühlerlüfter 14 geleitet. Stromabwärts der Kühlereinheit 9 sind in der druckluftführenden Leitung 6 ein Drucksensor 7 und ein Temperatursensor 13b angeordnet. Desweiteren mündet die druckluftführende Leitung 6 in einen Vorabscheider 11 dem eine Luftaufbereitungsanlage 12 nachgeschaltet ist. Die getrocknete und von Partikel gesäuberte Druckluft wird dann in einem Druckluftbehälter 4 gespeist. Ein Temperatursensor 13a, der am Kompressor 3 angeordnet ist, sowie der Temperatursensor 13b und der Drucksensor 7 senden allesamt der Regelungseinrichtung 5 die gemessenen Temperaturen und den gemessenen Druck zu. Ferner erhält die Regelungseinrichtung 5 auch von einer Sensoreinrichtung 10 Signale. Die Sensoreinrichtung 10 umfasst einen GPS-Sensor 16 zur Messung einer Geschwindigkeit v des Schienenfahrzeugs sowie einen Beschleunigungssensor 17 zur Messung einer Beschleunigung b des Schienenfahrzeugs und einen Schallsensor 18 zur Messung eines Schallpegels s in der Umgebung des Schienenfahrzeugs. Darüber hinaus ist die Regelungseinrichtung 5 dazu geeignet, sowohl die Drehzahl der Kühlereinheit 9 zu steuern als auch Signale an ein Stellglied 8 zu leiten. Das Stellglied 8, das als Frequenzumrichter ausgebildet ist, stellt die Drehzahl der elektrischen Maschine 1 und somit die Drehzahl des Kompressors 3 ein. Ferner verfügt das Stellglied 8 über zwei Ausgänge und stellt so auch die Drehzahl des Kühlerlüfters 14 durch die Regelungseinrichtung 5 ein. Dabei ist das Stellglied 8 zur kontinuierlichen Beeinflussung der Drehzahl der elektrischen Maschine 1 zwischen einer elektrischen Versorgung 15 und der elektrischen Maschine 1 angeordnet. Die Ansteuerung des Stellglieds 8 erfolgt nach Maßgabe der Sensoreinrichtung 10 über die Regelungseinrichtung 5.
  • Gemäß 2 wird ersichtlich, dass über die Drehzahl des Kompressors 3 der Luftdruck in dem Druckluftbehälter 4 einstellbar ist. Das vierte Diagramm von oben gesehen veranschaulicht den Verlauf der Drehzahl über die Zeit und das fünfte Diagramm von oben gesehen veranschaulicht den Verlauf des Luftdrucks in dem Druckluftbehälter 4 über die Zeit. Die ersten drei Diagramme von oben gesehen bilden den Verlauf eines Schallpegels in der Umgebung des Schienenfahrzeugs, einer Geschwindigkeit und einer Beschleunigung des Schienenfahrzeugs ab. Die Zeitachse der fünf Diagramme ist miteinander synchronisiert und im Wesentlichen in drei Betriebsarten unterteilt. Einem Streckenbetrieb N, einem Bremsbetrieb B sowie einem Stationsbetrieb S.
  • Dabei betreibt die Regelungseinrichtung 5 in dem Streckenbetrieb N, der einen relativ hohen Schallpegel s und eine annähernd konstant hohen Geschwindigkeit v aufweist den Kompressor 3 mit einer variablen Drehzahl, die geringfügig oberhalb der minimalen Drehzahl i liegt. Der Luftdruck in dem Druckluftbehälter 4 wird geringfügig größer als der Einschaltdruck e eingestellt.
  • Demgegenüber betreibt die Regelungseinrichtung 5 bei einer negativen Beschleunigung b während des Bremsbetriebs B den Kompressor 3 mit einer maximalen Drehzahl m bis zum Erreichen eines Abschaltdrucks a des Kompressors 3 betreibt und speist den mindestens einen Druckluftbehälter 4. Der Kompressor 3 wird nach Erreichen des Abschaltdrucks a mit einer variablen Drehzahl, unterhalb der maximalen Drehzahl m betrieben.
  • Bei Stillstand des Schienenfahrzeugs und einem relativ niedrigen Schallpegel s in der Umgebung des Schienenfahrzeugs betreibt die Regelungseinrichtung 5 den Kompressor 3 intermittierend zwischen einer Abschaltung des Kompressors 3 beim Abfallen des Druckes auf den Einschaltdruck e und einem Betrieb mit der minimalen Drehzahl i beim Erreichen des Abschaltdrucks a. Bei einer Erhöhung des Schallpegels s in der Umgebung des Schienenfahrzeugs auf einen relativ hohen Wert wird der Kompressor 3 mit der maximalen Drehzahl m betrieben bis der relativ hohe Schallpegel s wieder sinkt.
  • Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind. So ist es beispielsweise auch möglich, dass der Kompressor 3 eine Vielzahl von Druckluftbehältern 4 speist.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    elektrischen Maschine
    2
    Antriebswelle
    3
    Kompressor
    4
    Druckluftbehälter
    5
    Regelungseinrichtung
    6
    druckluftführende Leitung
    7
    Drucksensor
    8
    Stellglied
    9
    Kühlereinheit
    10
    Sensoreinrichtung
    11
    Vorabscheider
    12
    Luftaufbereitungsanlage
    13a, 13b
    Temperatursensor
    14
    Kühlerlüfter
    15
    elektrische Versorgung
    16
    GPS-Sensor
    17
    Beschleunigungssensor
    18
    Mikrofon
    a
    Abschaltdruck
    e
    Einschaltdruck
    i
    minimale Drehzahl
    m
    maximale Drehzahl
    b
    Beschleunigung
    v
    Geschwindigkeit
    s
    Schallpegel
    B
    Bremsbetrieb
    N
    Streckenbetrieb
    S
    Stationsbetrieb

Claims (9)

  1. Kompressorsystem für ein Schienenfahrzeug, umfassend einen von einer elektrischen Maschine (1) über eine Antriebswelle (2) angetriebenen Kompressor (3) zur Erzeugung von Druckluft für mindestens einen Druckluftbehälter (4), wobei die elektrische Maschine (1) zumindest mittelbar über eine Regelungseinrichtung (5) zum Betrieb der elektrischen Maschine (1) mit zumindest einer zwischen einer maximalen Drehzahl (m) und einer minimalen Drehzahl (i) befindlichen Drehzahl ansteuerbar ist, wobei ferner in einer stromabwärts vom Kompressor (3) angeordneten druckluftführenden Leitung (6) zumindest ein Drucksensor (7) zur Bestimmung des Drucks für die Regelungseinrichtung (5) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stellglied (8) zur kontinuierlichen Beeinflussung der Drehzahl der elektrischen Maschine (1) zwischen einer elektrischen Versorgung (15) und der elektrischen Maschine (1) angeordnet ist, wobei die Ansteuerung des Stellglieds (8) nach Maßgabe einer Sensoreinrichtung (10), umfassend mindestens ein Sensorelement (16) zur Erfassung zumindest einer externen Randbedingung des Schinenfahrzeugs, über die Regelungseinrichtung (5), erfolgt.
  2. Kompressorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung (5) zumindest mittelbar eine stromabwärts des Kompressors (3) angeordnete Kühlereinheit (9) mit Kühlerlüfter (14) ansteuert, wobei eine Drehzahl des Kühlerlüfters (14) kontinuierlich durch die Regelungseinrichtung einstellbar ist.
  3. Kompressorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (10) mindestens einen GPS-Sensor (16) zur Messung einer Geschwindigkeit (v) des Schienenfahrzeugs sowie mindestens einen Beschleunigungssensor (17) zur Messung einer Beschleunigung (b) des Schienenfahrzeugs und/oder mindestens ein Mikrofon (18) zur Messung eines Schallpegels (s) in der Umgebung des Schienenfahrzeugs umfasst.
  4. Verfahren zur Steuerung eines Kompressorsystems nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressor (3) nach Maßgabe der Sensoreinrichtung (10) mit einer variablen, zwischen der maximalen Drehzahl (m) und der minimalen Drehzahl (i), jeden Zwischenwert einnehmenden Drehzahl, betrieben wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung (5) bei einem relativ hohen Schallpegel (s) und einer annähernd konstant hohen Geschwindigkeit (v) den Kompressor (3) mit einer variablen Drehzahl, geringfügig oberhalb der minimalen Drehzahl (i) betreibt, wobei der Luftdruck in dem mindestens einen Druckluftbehälter (4) geringfügig größer als der Einschaltdruck (e) eingestellt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung (5) bei einer negativen Beschleunigung (b) den Kompressor (3) mit einer maximalen Drehzahl (m) bis zum Erreichen eines Abschaltdrucks (a) des Kompressors (3) betreibt und den mindestens einen Druckluftbehälter (4) speist, wobei der Kompressor (3) nach Erreichen des Abschaltdrucks (a) mit einer variablen Drehzahl, unterhalb der maximalen Drehzahl (m), betrieben wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressor (3) nach Beenden der negativen Beschleunigung (b) abgeschaltet wird und bei Erreichen des Einschaltdrucks (e) auf die minimale Drehzahl (i) eingestellt wird.
  8. Verfahrens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung (5) bei Stillstand des Schienenfahrzeugs und einem relativ niedrigen Schallpegel (s) in der Umgebung des Schienenfahrzeugs den Kompressor (3) intermittierend zwischen einer Abschaltung beim Abfallen des Druckes auf den Einschaltdruck (e) und einem Betrieb mit der minimalen Drehzahl (i) beim Erreichen des Abschaltdrucks (a) betreibt.
  9. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung (5) bei Stillstand des Schienenfahrzeugs und einem relativ hohen Schallpegel (s) in der Umgebung des Schienenfahrzeugs den Kompressor (3) mit der maximalen Drehzahl (m) betreibt bis entweder der relativ hohe Schallpegel (s) wieder sinkt oder der Abschaltdruck (a) erreicht wird.
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