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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung mit mehreren Antriebseinheiten zum Antrieb von Achswellen eines Schienenfahrzeuges und ein Verfahren zum Koppeln und Entkoppeln zumindest einer Antriebseinheit gemäß der im Oberbegriff der Patentansprüche 1 bis 5 und 6 (Verfahren) näher genannten Art.
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Beispielsweise aus der Druckschrift
DE 10 2014 213 013 A1 ist ein Mehrganggetriebe für Schienenfahrzeuge sowie ein Verfahren zum Betreiben des schaltbaren Mehrganggetriebes bekannt. Dem Mehrganggetriebe ist eine Antriebseinheit zugeordnet, die eine Getriebeeingangswelle antreibt, welche über Gangzahnräder mit einer Abtriebswelle des Mehrstufengetriebes im Wirkverbindung steht, wobei der Abtriebswelle ein Schaltelement zugeordnet ist, mit dem die Gangzahnräder schaltbar sind, um die Achsewelle des Schienenfahrzeuges anzutreiben. Aufgrund der Mehrgängigkeit des Getriebes ergibt sich ein hoher Bauaufwand und ein ineffizienter Betrieb bei Verwendung mehrerer Antriebseinheiten mit jeweils zugeordneten Mehrstufengetriebe für das Schienenfahrzeug.
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Ferner ist aus
EP 2 805 863 A1 ein Antriebsstrang für einen Schienenfahrzeugwagen bekannt, welcher eine Radsatzwelle und ein Großrad umfasst, welches ein Drehmoment von einer Antriebseinheit auf die Radsatzwelle überträgt. Ferner ist eine Überlastkupplung vorgesehen, welche das Großrad mit der Radsatzwelle koppelt. Bei Überschreiten des Schaltmoments gibt die Überlastkupplung das Großrad gegenüber der Radsatzwelle frei.
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DE 10 2014 226 385 A1 offenbart ein Radsatzgetriebe und einen Antriebsstrang für ein Schienenfahrzeug. Dabei weist das Radsatzgetriebe eine Antriebswelle auf, die mit einem elektrischen Antriebsmotor antriebswirksam verbunden ist. Ferner weist das Radsatzgetriebe eine als Radsatzwelle ausgebildete Abtriebswelle auf. Durch eine Entkopplungseinrichtung zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle sind diese voneinander trennbar.
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DE 10 2014 213 015 A1 zeigt ein Schaltgetriebe zum Schalten zumindest zweier Vorwärtsgänge für ein Schienenfahrzeug. Das Schaltgetriebe weist eine Antriebswelle und eine Abtriebswelle auf. Dabei steht ein verdrehfest auf einer Zwischenwelle des Schaltgetriebes angeordnetes erstes Zwischenwellenzahnrad mit einem auf der Antriebswelle angeordneten und als Losrad ausgebildeten ersten Antriebswellenzahnrad und mit einem verdrehfest auf der Abtriebswelle angeordneten Abtriebszahnrad im Eingriff.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsanordnung eines Schienenfahrzeuges sowie ein Verfahren zum Koppeln und Entkoppeln der eingangs beschriebenen Gattung vorzuschlagen, welche einen besonders energieeffizienten Betrieb ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Antriebsanordnung mit den Merkmalen nach einem der Patentansprüche 1 bis 5 bzw. durch ein Verfahren nach Patentanspruch 6 gelöst. Vorteilhafte und beanspruchte Weiterbildungen ergeben sich jeweils aus den Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen.
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Somit wird eine Antriebsanordnung mit mehreren Antriebseinheiten zum Antrieb von Achswellen eines Schienenfahrzeuges vorgeschlagen, wobei jede Antriebseinheit einen Antriebsmotor aufweist. Um einen besonders energieeffizienten Betrieb zu gewährleisten, ist vorgesehen, dass jeder Antriebsmotor über ein eingängiges Getriebe mit der Achswelle verbindbar ist, wobei dem Getriebe zum Entkoppeln und Koppeln des Antriebsmotors von der Achswelle zumindest ein formschlüssiges Schaltelement zugeordnet ist.
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Auf diese Weise wird eine Antriebsanordnung eines elektrisches Schienenfahrzeuges, wie zum Beispiel einer Metro, einer Regionalbahn, eines EMU oder dergleichen vorgeschlagen, bei der mehr als eine elektrische Antriebseinheit vorgesehen ist, wobei mindestens eine der Antriebseinheiten über ein Schaltelement zum Koppeln oder Entkoppeln des Antriebsstranges inklusive des Antriebsmotors trennbar ist. Die Abkoppelung wird zum Verbessern des Wirkungsgrades des Schienenfahrzeuges durchgeführt, da dadurch unerwünschte Verluste, wie zum Beispiel Schleppverluste des Getriebes oder des elektrischen Antriebes, reduziert werden. Darüber hinaus wird auch eine Achsabschaltung bzw. ein Verfahren zum Koppeln und Entkoppeln zumindest einer der Antriebseinheiten bei der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung von der Achswelle des Schienenfahrzeuges vorgeschlagen, bei der das formschlüssige Schaltelement in Abhängigkeit von zumindest einem Parameter betätigt wird. Demzufolge wird ein besonders energieeffizienter Betrieb einerseits durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Antriebsanordnung und andererseits durch die erfindungsgemäße Schaltstrategie realisiert.
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Bei der vorgeschlagenen Antriebsanordnung wird vor oder hinter dem eingängigen Getriebe ein An- bzw. Abkoppelmechanismus in Form einer Klauenschaltung integriert. Dies hat den Vorteil, dass im geöffneten Zustand gegenüber beispielsweise einem Lamellenschaltelement keine Schleppmomente auftreten. Für den Schaltablauf selbst ist vorteilhaft, dass sämtliche Sensoren und Informationen bei dem Schienenfahrzeug bereits vorliegen, um den Schaltablauf anzusteuern. Über die Fahrzeuggeschwindigkeit ist die Drehzahl der Abtriebsseite zumindest näherungsweise bekannt und über die Traktionsmotordrehzahl ist die Drehzahl der Antriebsseite bekannt. Somit sind keine weiteren Sensoren im Schienenfahrzeug erforderlich. Das Abkoppeln kann an mehreren Positionen im Getriebe vorgesehen werden, je nachdem, ob es sich um ein einstufiges oder mehrstufiges Getriebe handelt. Beispielsweise kann die Abkopplung antriebsseitig, zwischenwellenseitig oder abtriebsseitig vorgesehen sein.
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Bezüglich der Position des Schaltelements ist diejenige als vorteilhaft zu sehen, welche möglichst nahe an der Achswelle sitzt. Dadurch werden möglichst viele drehende Bauteile beim Betätigen des Schaltelementes stillgelegt. Daraus folgt, dass je weiter das Schaltelement in Richtung der Achswelle verlagert wird, desto größer ist das Einsparpotenzial hinsichtlich der Energieeffizienz.
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Alternativ kann vorgesehen sein, dass einzelne Antriebseinheiten bei Vorliegen eines Defekts abgeschaltet werden. Somit ist es gegenüber bekannten Antriebsanordnungen möglich, das Schienenfahrzeug weiterzufahren. Auch hier ist die Abkopplung möglichst nahe am Abtrieb vorteilhaft. Die Abschaltung kann auch für das Schleppen des Schienenfahrzeuges über die vorgesehene Endgeschwindigkeit hinaus verwendet werden. Auch hierbei ist eine Abschaltung möglichst nahe am Abtrieb vorteilhaft. Die Gesamtantriebsleistung des Schienenfahrzeuges reduziert sich in diesem Fall um die abgeschalteten Einheiten.
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Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Schaltstrategie beispielsweise in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern durchgeführt werden. Als Parameter können beispielsweise der Beladungszustand des Schienenfahrzeuges, die verfügbare Fahrzeit für den nächsten Streckenabschnitt, die aktuelle Uhrzeit, ein manuell getätigtes Schaltsignal, eine Fahrhebelposition und/oder auch äußere Randbedingungen verwendet werden.
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Zur weiteren Optimierung des vorgeschlagenen Verfahrens bzw. der Fahrstrategie kann die Schaltstrategie in Abhängigkeit von der technischen Ausführungen des Schaltelements ergeben, zu welchem Zeitpunkt eine Abkopplung und Ankopplung stattfinden kann. Beispielsweise kann im Rahmen einer ersten Betätigungsstrategie das Abkoppeln und Ankoppeln nur im Stillstand zugelassen werden. Gemäß einer zweiten Betätigungsstrategie kann vorgesehen sein, dass das Abkoppeln einmalig während der Fahrt bei einem Wechsel zwischen einer Zugbelastung und einem lastfreien Zustand erfolgt, während das Ankoppeln nur im Stillstand zugelassen wird. Eine dritte mögliche Betätigungsstrategie kann vorsehen, dass in sämtlichen Fahrsituationen ein Abkoppeln und Ankoppeln bei der Antriebsanordnung des Schienenfahrzeuges zugelassen wird. Die vorgenannten Betätigungsstrategien sind nur beispielhaft anzusehen, sodass auch andere Betätigungsstrategien verwendbar sind.
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Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht einer möglichen Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung eines Schienenfahrzeugs;
- 2 eine schematische Ansicht eines einstufigen Getriebes mit abtriebsseitigem Schaltelement bei der Antriebsanordnung;
- 3 eine schematische Ansicht eines einstufigen Getriebes mit antriebsseitigem Schaltelements bei der Antriebsanordnung;
- 4 eine schematische Ansicht eines 2-stufigen Getriebes mit abtriebsseitigem Schaltelement bei der Antriebsanordnung;
- 5 eine schematische Ansicht eines 2-stufigen Getriebes mit zwischenwellenseitigem Schaltelements bei der Antriebsanordnung;
- 6 eine schematische Ansicht einer alternativen Ausführung gemäß 5;
- 7 eine schematische Ansicht eines 2-stufigen Getriebes mit antriebsseitigem Schaltelements bei der Antriebsanordnung; und
- 8 eine Tabelle mit möglichen Betätigungsstrategien eines erfindungsgemäßen Verfahrens in Abhängigkeit von vorgestimmten Parametern.
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In 1 ist eine mögliche Antriebsanordnung eines Schienenfahrzeuges beispielhaft dargestellt, während in den 2 bis 7 verschiedene mögliche Ausführungsvarianten eines Getriebes der Antriebsanordnung exemplarisch dargestellt sind. 8 zeigt beispielhaft Möglichkeiten von Betätigungsstrategien in Abhängigkeit von vorbestimmten Parametern im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens anhand der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung.
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Die vorgeschlagene Antriebsanordnung umfasst mehrere Antriebseinheiten zum Antrieb von Achswellen 1 eines Schienenfahrzeuges, wobei jede Antriebseinheit einen Antriebsmotor 2 aufweist, der über ein eingängiges Getriebe 2 mit der Achswelle 3 verbindbar ist, wobei jedem Getriebe 3 zum Entkoppeln des Antriebsmotors 2 von der Achswelle 1 zumindest ein formschlüssiges Schaltelement 4 zugeordnet ist. Die Achswelle 1 treibt die Räder 9 des Schienenfahrzeuges an.
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Üblicherweise sind mehrere Achswellen 1 an einem Schienenfahrzeuge vorgesehen, von denen zumindest mehrere angetrieben werden können. 1 zeigt die Antriebsanordnung lediglich schematisch, wobei bei dieser Darstellung eine Steuereinheit 5 zum Ansteuern des Schaltelements 4 angedeutet ist. Die gestrichelte Linie zwischen der Steuereinheit 5 und dem Schaltelement 4 soll eine Steuerleitung symbolisieren, während die durchgezogenen Linien zwischen Antriebsmotor 2 und Getriebe 3 sowie zwischen Getriebe 3 und Schaltelement 4 und zwischen Schaltelement 4 und Achswelle 1 jeweils mechanische Verbindungen symbolisieren.
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In den 2 bis 7 sind konstruktive Ausführungsvarianten des Getriebes 3 der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung lediglich beispielhaft dargestellt. In 2 und 3 sind einstufige Getriebe 3 mit unterschiedlichen Anordnungspositionen des Schaltelements 4 dargestellt. In den 4 bis 7 sind 2-stufige Getriebe 3 mit unterschiedlichen Anordnungspositionen des Schaltelements 4 gezeigt.
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Im Detail ist in 2 das Getriebe 3 mit einer Stirnradstufe ST ausgeführt, wobei ein Festrad 6 der Stirnradstufe ST einer Getriebeeingangswelle 7 zugeordnet ist und ein Losrad 8 der Stirnradstufe ST der Achswelle 1 zugeordnet ist, und wobei dem Losrad 8 der Stirnradstufe ST zum Koppeln mit und zum Entkoppeln von der Achswelle 1 das formschlüssige Schaltelement 4 zugeordnet ist. Hierbei ergibt sich der Vorteil, dass bei geöffnetem Schaltelement 4 das gesamte Getriebe 3 und der Antriebsmotor 2 von der Achswelle 1 abgekoppelt ist. Hierbei ergeben sich kleine Drehzahländerungen für den Synchronisierungsvorgang und eine maximale Schleppmomentreduktion. Ferner kann das Schienenfahrzeug unabhängig vom Getriebe 3 mit hohen Geschwindigkeiten geschleppt werden. Vereinfacht ausgedrückt handelt es sich bei einer Stirnradstufe somit um ein Stirnradgetriebe, bei welchem vorliegend zwei Stirnräder auf zwei zueinander parallelen Wellen angeordnet sind und miteinander kämmen. Die Stirnräder können dabei wahlweise als Los- oder Festräder ausgeführt sein.
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In 3 ist das Getriebe 3 ebenfalls mit einer Stirnradstufe ST ausgeführt, wobei ein Losrad 6A der Stirnradstufe ST bei dieser Ausführung der Getriebeeingangswelle 7 zugeordnet ist und ein Festrad 8A der Stirnradstufe ST der Achswelle 1 zugeordnet ist, und wobei dem Losrad 6A der Stirnradstufe ST zum Koppeln mit und zum Entkoppeln von der Achswelle 1 das formschlüssige Schaltelement 4 zugeordnet ist. Bei dieser Ausführung ergeben sich kleine Drehmomente, kleine Durchmesser und ein erheblicher Bauraum. Das Schleppmoment an der Getriebeeingangswelle 7 ist am größten, welches eine hohe Schleppmomentreduktion bewirkt. Das Schienenfahrzeug kann unabhängig von der Antriebsmaschine 2 bei Maximaldrehzahl mit hohen Geschwindigkeiten geschleppt werden.
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Bei 4 ist das Getriebe mit einer ersten Stirnradstufe ST1 und einer zweiten Stirnradstufe ST2 ausgeführt, wobei ein erstes Festrad 10 der ersten Stirnradstufe ST1 der Getriebeeingangswelle 7 zugeordnet ist und mit einem zweiten Festrad 11 der ersten Stirnradstufe ST1 in Eingriff steht, welches einer Zwischenwelle 12 zugeordnet ist, wobei ein Festrad 13 der zweiten Stirnradstufe ST2 der Zwischenwelle 12 zugeordnet ist und mit einem Losrad 14 der zweiten Stirnradstufe ST2 in Eingriff steht, welches der Achswelle 1 zugeordnet ist, und wobei dem Losrad 14 der zweiten Stirnradstufe ST2 zum Koppeln mit und zum Entkoppeln von der Achswelle 1 das formschlüssige Schaltelement 4 zugeordnet ist. Bei dieser Ausführung sind nur kleine Drehzahländerungen für den Synchronisierungsvorgang erforderlich. Die Schleppmomentreduktion ist maximal. Generell ist die Schleppmomentreduktion beim 2-stufigen Getriebe höher als bei einem einstufigen Getriebe. Das Schienenfahrzeug kann unabhängig vom Getriebe 3 mit hohen Geschwindigkeiten geschleppt werden.
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In 5 ist das Getriebe 3 wieder mit einer ersten Stirnradstufe ST1 und einer zweiten Stirnradstufe ST2 ausgeführt, wobei das erste Festrad 10 der ersten Stirnradstufe ST1 der Getriebeeingangswelle 7 zugeordnet ist und mit dem zweiten Festrad 11 der ersten Stirnradstufe ST1 in Eingriff steht, welches der Zwischenwelle 12 zugeordnet ist. Im Unterschied zu der Ausführung gemäß 4 ist bei dieser Ausgestaltung ein Losrad 13A der zweiten Stirnradstufe ST2 der Zwischenwelle 12 zugeordnet und steht mit einem Festrad 14A der zweiten Stirnradstufe ST2 in Eingriff, welches der Achswelle 1 zugeordnet ist, und wobei dem Losrad 13A der zweiten Stirnradstufe ST2 zum Koppeln mit und Entkoppeln von der Zwischenwelle 12 das formschlüssige Schaltelement 4 zugeordnet ist. Bei dieser Ausführung ergeben sich kleine bis mittlere Drehmomente und kleine bis mittlere Durchmesser, dadurch ergibt sich erheblicher Bauraum und eine gute Zugänglichkeit. Die Schleppmomentreduktion größer als bei der Abkopplung an der Getriebeeingangswelle 7. Hierdurch ergibt sich eine hohe Schleppmomentreduktion. Das Schienenfahrzeug kann unabhängig von der Antriebsmaschine 2 mit maximaler Drehzahl mit hohen Geschwindigkeiten geschleppt werden.
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In 6 ist das Getriebe 3 ebenfalls zweistufig ausgeführt. Ferner ist auch hier das Schaltelement 4 der Zwischenwelle 1 zugeordnet, wobei das Festrad 10 der ersten Stirnradstufe ST1 der Getriebeeingangswelle 7 zugeordnet ist und mit einem Losrad 11A der ersten Stirnradstufe ST1 in Eingriff steht, welches der Zwischenwelle 12 zugeordnet ist, wobei das erste Festrad 13 der zweiten Stirnradstufe ST2 der Zwischenwelle 12 zugeordnet ist und mit einem zweiten Festrad 14A der zweiten Stirnradstufe ST2 in Eingriff steht, welches der Achswelle 1 zugeordnet ist, und wobei dem Losrad 11A der ersten Stirnradstufe ST1 zum Koppeln mit und Entkoppeln von der Zwischenwelle 12 das formschlüssige Schaltelement 4 zugeordnet ist. Bei dieser Ausführung ergeben sich zu den Vorteilen der Ausführung gemäß 5 zusätzlich kleine bis mittlere Drehzahlen.
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In 7 ist das Getriebe 3 ebenfalls zweistufig ausgeführt, wobei das Schaltelement 4 bei dieser Ausführung der Getriebeeingangswelle 7 zugeordnet ist. Im Einzelnen ist vorgesehen, dass ein Losrad 10A der ersten Stirnradstufe ST1 der Getriebeeingangswelle 7 zugeordnet ist und mit dem Festrad 11 der ersten Stirnradstufe ST1 in Eingriff steht, welches der Zwischenwelle 12 zugeordnet ist, wobei das erste Festrad 13 der zweiten Stirnradstufe ST2 der Zwischenwelle 12 zugeordnet ist und mit dem zweiten Festrad 14A der zweiten Stirnradstufe ST2 in Eingriff steht, welches der Achswelle 1 zugeordnet ist, und wobei dem Losrad 10A der ersten Stirnradstufe ST1 zum Koppeln mit und Entkoppeln von der Getriebeeingangswelle 7 das formschlüssige Schaltelement 4 zugeordnet ist. Bei dieser Ausführung ergeben sich kleine Drehmomente und kleine Durchmesser und dadurch ein erheblicher Bauraum. Das Schleppmoment der Eingangswelle 7 ist am größten, wodurch eine hohe Schleppmomentreduktion vorgesehen ist. Das Schienenfahrzeug kann unabhängig von der Antriebsmaschine 2 mit maximaler Drehzahl mit hohen Geschwindigkeiten geschleppt werden.
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Anhand der in 8 dargestellten Tabelle mit den verschiedenen Betätigungsstrategien A, B, C im Zusammenhang mit den vorbestimmten Parametern I, II, III, IV,V, VI wird im Folgenden das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren weiter erläutert.
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Das Verfahren zum Koppeln und Entkoppeln zumindest einer Antriebseinheit von einer Achswelle 1 bei der Antriebsanordnung sieht im Wesentlichen vor, dass das formschlüssige Schaltelement 4 zum Beispiel über eine Steuereinheit 5 in Abhängigkeit von zumindest einem Parameter I, II, III, IV,V, VI betätigt wird. Beim Abkoppeln des Antriebsstranges bzw. der Antriebsanordnung beispielsweise beim Segeln des Schienenfahrzeuges, wenn kein Antrieb erfolgt, werden die Schleppverluste deutlich reduziert und somit ein besonders energieeffizienter Betrieb ermöglicht.
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Als erster Parameter I wird der Beladungszustand des Schienenfahrzeuges berücksichtigt. Wird ein vorbestimmter Beladungszustand unterschritten, kann mindestens eine Antriebseinheit abgekoppelt werden. Der nächste Streckenabschnitt wird dann mit den verbleibenden Antriebseinheiten bewältigt. Die Ermittlung des Beladungszustandes erfolgt bei jeder Haltestelle aufs Neue. Dies kann zum Beispiel über den Luftdruck des Sekundärfedersystems des Schienenfahrzeuges erfolgen.
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Als zweiter Parameter II kann die verfügbare Fahrzeit für den nächsten Streckenabschnitt berücksichtigt werden. Ist die Soll-Fahrzeit für den nächsten Streckenabschnitt größer als ein vorbestimmter vorher festgelegter Grenzwert, kann im Stillstand mindestens eine Antriebseinheit abgekoppelt werden. Der nächste Streckenabschnitt wird dann mit den verbleibenden Antriebseinheiten bewältigt. Der Grenzwert wird so festgelegt, dass das Schienenfahrzeug auch mit der reduzierten Anzahl der Antriebseinheiten und vollbeladen die Soll-Fahrzeit erreichen kann.
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Als dritter Parameter III wird die aktuelle Uhrzeit berücksichtigt. Die Abschaltung von mindestens einer Antriebseinheit erfolgt nur zu bestimmten festgelegten Uhrzeiten.
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Damit kann außerhalb der Stoßzeiten ein energiesparenden Betrieb des Schienenfahrzeuges gewährleistet.
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Als vierter Parameter IV wird ein manuell betätigtes Schaltsignal berücksichtigt. Auf diese Weise kann eine durch den Benutzer ausgelöste Schaltung berücksichtigt werden. Über eine manuelle Schalteinrichtung kann der Zugführer ein Signal zur Abkoppelung von mindestens einer Antriebseinheit geben.
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Als fünfter Parameter V wird die Fahrhebelposition berücksichtigt. Ist die Position des Fahrhebels unterhalb eines Schwellenwerts wird mindestens eine Antriebseinheit nach dem Anfahrvorgang abgekoppelt. Erst bei Überschreiten des Schwellenwertes werden die abgekoppelten Antriebseinheiten zugeschaltet. Es kann auch mehr als ein Schwellenwert verwendet werden. Je nach Schwellenwert variiert die Anzahl der abgeschalteten Antriebseinheiten. Zum Beispiel Schwellenwert 50 % bedeutet zwei Antriebseinheiten abgekoppelt. Bei einem Schwellenwert von 80 % bedeutet dies, dass eine Antriebseinheit abgekoppelt wird. Im Betrieb mit abgekoppelten Antriebseinheiten wird die Last auf die verbleibenden Antriebseinheiten verteilt, um die Leistung zu erreichen, die aufgrund des Fahrhebels gewünscht wird. Wenn beispielsweise der Lasthebel auf 80 % eingestellt ist und eine Antriebseinheit abgekoppelt ist, werden die verbliebenen Antriebseinheiten mit 100 % Last betrieben.
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Als sechster Parameter VI werden äußere Randbedingungen berücksichtigt. In Abhängigkeit von äußeren Gegebenheiten kann eine Abschaltung entsprechender Antriebseinheiten sinnvoll sein. Als äußere Randbedingungen können Streckenabhängigkeit, wie zum Beispiel Tunneldurchfahrten, Steigungen oder Kurvenradien berücksichtigt werden, wobei streckenunabhängig zum Beispiel die Windrichtung, die Windstärke, die Außentemperatur, die Verkehrslage bei vorausliegenden Streckenabschnitten oder der Ausfall einer Traktionsmaschine berücksichtigt werden. Die streckenabhängigen Randbedingungen können über die Fahrzeugposition gesteuert oder geregelt werden, während für streckenunabhängige Randbedingungen weitere Datenquellen notwendig sind. Es kann beispielsweise abhängig von der Steigung und der damit benötigten Lastanforderung an das Schienenfahrzeug eine Abschaltung einer Antriebseinheit vorgenommen werden, wenn bekannt ist, dass die verringerte Leistung für den gesamten Streckenabschnitt ausreicht. Wenn bekannt ist, dass auf der Strecke starker Rückenwind herrscht, so kann beispielsweise eine Antriebseinheit vor Beginn des Streckenabschnittes abgeschaltet werden. Alternativ kann auch für Streckenabschnitte, bei denen akustische Anforderungen vorliegen und das Schienenfahrzeug besonders leise fahren soll, einzelne Antriebseinheiten abgeschaltet werden und damit die Geräuschemissionen gesenkt werden. Auch bei Ausfall oder Überhitzung einer Traktionsmaschine kann diese abgeschaltet werden und das Schienenfahrzeug mit verminderter Gesamtantriebsleistung weiterfahren, um einen Komplettausfall zu vermeiden. Beispielsweise bei einer Überführungsfahrt oder Schleppfahrt, wenn das Schienenfahrzeug unbeladen ist, kann von vornherein auf mehrere Antriebseinheiten verzichtet werden und somit effizienter diese Fahrt durchgeführt werden und zudem der Verschleiß bei den deaktivierten Traktionsantrieben verringert werden. Außerdem können bei nur angehängten Zügen oder Abschnitten davon sowie Gleisbaumaschinen der Triebstrang komplett entkoppelt werden und wie ein nicht angetriebener Wagon von A nach B bewegt werden.
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Um das erfindungsgemäße Verfahren weiter zu verbessern, kann vorgesehen sein, dass vorbestimmte Betätigungsstrategien A, B, C bei der Schaltstrategie berücksichtigt werden. Beispielsweise bei einer ersten Betätigungsstrategie A des Schaltelements 4 wird ein An- und Abkoppeln nur im Stillstand des Schienenfahrzeuges durchgeführt. Bei einer zweiten Betätigungsstrategie B des Schaltelements 4 werden ein Abkoppeln einmalig während der Fahrt bei einem Wechsel von Zugbelastung zum lastfreien Zustand und ein Ankoppeln nur im Stillstand durchgeführt. Bei einer dritten Betätigungsstrategie C des Schaltelements 4 ist in jeder Fahrsituation ein Abkoppeln und Ankoppeln durchführbar.
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Aus der Tabelle gemäß 8 kann entnommen werden, welche Parameter I, II, III, IV, V, VI bei den verschiedenen Betätigungsstrategien A, B, C berücksichtigt werden können. Hieraus ergibt sich, dass bei den ersten beiden Betätigungsstrategien A und B lediglich die Parameter I, II, III, IV und bedingt der sechste Parameter VI berücksichtigt werden können, während bei der dritten Betätigungsstrategie C sämtliche Parameter I bis VI berücksichtigt werden können.
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Bezogen auf den ersten Parameter I kann die Abkopplung bei der ersten Betätigungsstrategie A und der dritten Betätigungsstrategie C im Stillstand und bei der zweiten Betätigungsstrategie B nach dem Anfahren erfolgen. Bezüglich der dritten Betätigungsstrategie C besteht die Annahme, dass aufgrund des Gewichts geschaltet wird. Nur dann ist eine Abschaltung im Stillstand sinnvoll, da das größte Einsparpotenzial vorhanden ist.
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Hinsichtlich des zweiten Parameters II kann alternativ bei der dritten Betätigungsstrategie C auch flexibel auf äußere Randbedingungen reagiert werden. Die Abkopplung erfolgt für die erste Betätigungsstrategie A im Stillstand, für die zweite Betätigung Strategie B nach dem Anfahren, zum Beispiel durch Wahlhebel auf 0 ausgelöst und für die dritte Betätigungsstrategie C jederzeit.
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Bezogen auf den dritten Parameter III wird bei sämtlichen Betätigungsstrategien A, B, C einmalig geschaltet und beibehalten, wobei ein genauer Schaltzeitpunkt irrelevant ist.
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Hinsichtlich des vierten Parameters IV kann bei der ersten Betätigungsstrategie A im Stillstand geschaltet werden, bei der zweiten Betätigungsstrategie B bei dem ersten Zug/Schub-Wechsel nach der Betätigung und bei der dritten Betätigungsstrategie C jederzeit.
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Bezogen auf den sechsten Parameter VI kann bei der ersten Betätigungsstrategien A im Stillstand geschaltet werden. Jedoch ist dies nur für streckenabhängige Größen sinnvoll. Bei der zweiten Betätigungsstrategie B wird nach dem Anfahren geschaltet, welches nur für streckenabhängige Größen sinnvoll ist. Bei der dritten Betätigungsstrategie C wird jederzeit geschaltet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Achswelle
- 2
- Antriebsmotor
- 3
- Getriebe
- 4
- formschlüssiges Schaltelement bzw. Schaltklaue
- 5
- Steuereinheit
- 6
- Festrad der Stirnradstufe
- 6A
- Losrad der Stirnradstufe
- 7
- Getriebeeingangswelle
- 8
- Losrad der Stirnradstufe
- 8A
- Festrad der Stirnradstufe
- 9
- Räder des Schienenfahrzeuges
- 10
- Festrad der ersten Stirnradstufe
- 10A
- Losrad der ersten Stirnradstufe
- 11
- Festrad der ersten Stirnradstufe
- 11A
- Losrad der ersten Stirnradstufe
- 12
- Zwischenwelle
- 13
- Festrad der zweiten Stirnradstufe
- 13A
- Losrad der zweiten Stirnradstufe
- 14
- Losrad der zweiten Stirnradstufe
- 14A
- Festrad der zweiten Stirnradstufe
- ST, ST1, ST2
- Stirnradstufe
