DE102018000219A1

DE102018000219A1 - Verfahren zur Verbesserung des Kraftschlusses zwischen Rad und Schiene

Info

Publication number: DE102018000219A1
Application number: DE102018000219.6A
Authority: DE
Inventors: Christoph Tomberger; Marc-Oliver Herden; Rainer Rau; Peter Berger
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date: 2018-01-12
Filing date: 2018-01-12
Publication date: 2019-07-18
Also published as: WO2019137872A1

Abstract

Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Konditionierung einer Lauffläche (14) einer Schiene durch ein Schienenfahrzeug, das auf der Schiene fährt offenbart, wobei
die Konditionierung derart durchgeführt wird, dass sich eine Verbesserung des Kraftschlusses zwischen mindestens einem Rad mindestens eines nachfolgenden Schienenfahrzeugs und der Schiene einstellt. Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf ein Schienenfahrzeug das eine derartige Vorrichtung aufweist sowie auf ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung dieses Verfahrens.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Konditionierung einer Schiene durch ein Schienenfahrzeug für wenigstens ein weiteres, nachfolgendes Schienenfahrzeug. Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf ein Schienenfahrzeug das eine derartige Vorrichtung aufweist sowie ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung dieses Verfahrens.
Der effiziente und sichere Betrieb von Schienenfahrzeugen basiert auf der Sicherstellung der Übertragbarkeit der angeforderten Kräfte zwischen Rad und Schiene für Antriebs- und Bremskräfte. Die Höhe der übertragbaren Kräfte zwischen Rad und Schiene werden im allgemeinen Kraftschluss genannt. Ein zu geringer Kraftschluss tritt im Betrieb von Schienenfahrzeugen immer wieder auf und führt zu Einschränkungen in der Effizienz und Sicherheit des Betriebes von Schienenfahrzeugen. Ursache für zu geringen Kraftschluss sind in der Regel fluide und nicht-fluide Zwischenschichten, welche je nach Art und Menge der unterschiedlichen Bedingungen zu kritischen Reduktionen des Kraftschlusses führen können. Diese Zwischenschichten werden beispielsweise durch geringe wie auch große Mengen Wasser, Öl, Laub oder andere organische und nicht organische Substanzen gebildet.
Wenn das am Rad des Schienenfahrzeugs durch Antrieb oder Bremse aufgebrachte Drehmoment wegen einem zu geringen Kraftschluss nicht an der Schiene abgestützt werden kann und somit nicht vollständig in Antriebs- oder Bremskraft umgesetzt werden kann, führt die Differenz zwischen Antriebs-und Bremsmoment und dem zwischen Rad und Schiene abgestützten Drehmoment zu einer übermäßigen Beschleunigung bzw. Verzögerung des Rades bzw. der Achse, was ohne Gegenmaßnahmen im Fall von Antreiben zum Schleudern und im Fall von Bremsen zum Blockieren des Rades führt.
Schleudern wie auch Blockieren des Rades kann durch das Abgleiten des Rades auf der Schiene zu Schädigungen an Rad und Schiene führen und erhöht Verschleiß und lokale Schädigungen wie zum Beispiel Flachstellen oder Ausbröckelungen durch die hohen mechanischen und thermischen Belastungen, was zu einem signifikanten Anstieg der Lebenszykluskosten des Gesamtsystems Eisenbahn führt.
Zur Vermeidung dieses Problems werden in heutigen Schienenfahrzeugen Schleuder- bzw. Gleitschutzsysteme eingesetzt. Diese Systeme erkennen im Wesentlichen Schleudern bzw. Blockieren eines Rades oder einer Achse und passen situationsabhängig das Antriebs- bzw. Bremsmoment an, um den Schleuder- bzw. Gleitzustand zu beherrschen. Beim Bremsen wird dabei das Rad in einem definierten Schlupf gehalten.
Diese Systeme können dadurch bei niedrigen Haftwertbedingungen den Kraftschluss Rad/Schiene verbessern. Bei bestimmten, insbesondere extrem niedrigen Haftwertbedingungen ist die haftwerterhöhende Wirkung dieser Systeme jedoch gering wodurch sich im Fall einer Bremsung eine Verlängerung des Bremswegs einstellen kann. Ein weiterer Nachteil ergibt sich aus der Tatsache, dass zur Aktivierung eines Schleuder- oder Gleitschutzsystems das Rad bereits schleudern bzw. gleiten muss. Somit ergibt sich bis zur Aktivierung eines Systems eine gewisse Latenzzeit, in der das Rad über die Schiene rutscht und Schaden nehmen bzw. an der Schiene verursachen kann.
Um dieser Problematik entgegenzuwirken und den Kraftschluss zwischen Rad und Schiene zu verbessern, die Schiene also zu konditionieren, wird bei heutigen Schienenfahrzeugen gezielt Sand aus sogenannten Sandungsanlagen zwischen Rad und Schiene eingebracht, wobei dieser als Kraftschlussbrücke zwischen Rad und Schiene wirkt indem er die Zwischenschichten, also den Belag auf der Lauffläche der Schiene, durchdringt und dadurch den Kraftschluss verbessert. Der Sand wirkt nicht nur an dem besandeten Rad, sondern auch an den darauffolgenden Rädern. Hierbei wird der Sand durch das Überrollen mehrerer Räder immer weiter zerkleinert, wodurch er schließlich seine Wirkung verliert.
Des Weiteren ist bekannt, dass durch den Einsatz einer Magnetschienenbremse mögliche vorhandene Zwischenschichten bzw. Belag auf der Schiene entfernt werden können, wodurch sich wiederum eine Konditionierung der Schiene ergibt.
Zudem kann beobachtet werden, dass bei Bremsungen eines Schienenfahrzeugs Gleitschutzeingriffe überproportional häufig an den ersten Rädern bzw. Achsen auftreten und die Häufigkeit der Gleitschutzeingriffe an den nachlaufenden Rädern abnimmt. Dies lässt sich dadurch begründen, dass ein Rad im kontrollierten Schlupf eine konditionierende Wirkung auf der Schiene hat. Die nachlaufenden Räder finden somit eine konditionierte Schiene vor.
Allerdings wirken sich diese Konditioniermöglichkeiten in erster Linie auf dieses Schienenfahrzeug aus, wobei nachfolgende Schienenfahrzeuge in der Regel keine konditionierte Schiene vorfinden.
Ausgehend von derartigen Möglichkeiten eines aktuellen Schienenfahrzeugs ist es Aufgabe der Erfindung, technische Möglichkeiten bereitzustellen, die es einem Schienenfahrzeug ermöglicht während des Befahrens einer Strecke eine Konditionierung der Schiene für mindestens ein nachfolgendes Schienenfahrzeug durchzuführen.
Diese Aufgabe wird mittels der unabhängigen Ansprüche gelöst, vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß führt ein Schienenfahrzeug das auf einer Schiene fährt, die Konditionierung der Schiene derart durch, dass sich eine Verbesserung des Kraftschlusses zwischen mindestens einem Rad eines nachfolgenden Schienenfahrzeugs und der Schiene einstellt. Zu diesem Zweck können diverse im Schienenfahrzeug vorhandene Systeme verwendet werden, welche einen positiven Konditionierungseffekt bewirken.
Vorzugsweise erfolgt die Konditionierung der Lauffläche der Schiene durch Aufbringen eines Mittels, welches als Kraftschlussbrücke eine konditionierende Wirkung entfaltet.
In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird zur Konditionierung der Lauffläche der Schiene ein Belag, welcher kraftschlussverschlechternd wirkt, von der Schiene entfernt.
Vorzugsweise wird durch eine am Schienenfahrzeug befindliche Aufbringungsanlage eine Streumittelmenge derart auf der Schiene platziert, dass dieses Streumittel nicht wieder durch das Schienenfahrzeug entfernt wird und für ein nachfolgendes Schienenfahrzeug als Kraftschlussbrücke auf der Schiene verbleibt.
Vorzugsweise handelt es sich dabei um eine Sandmenge aus einer Sandungsanlage, jedoch können auch weitere geeignete vorzugsweise feste Streumittel sowie pastöse und/oder flüssige Mittel, welche geeignete Kraftschlussbrücken bilden, auf die Schiene aufgebracht werden.
Das Ausbringen des Mittels oder der Sandmenge erfolgt vorzugsweise am Ende des Schienenfahrzeugs, bzw. an einer Position des Schienenfahrzeugs durch welche sichergestellt ist, dass das ausgebrachte Mittel und/oder die ausgebrachte Streumittel- und/oder Sandmenge nicht mehr von Rädern des Schienenfahrzeugs überrollt werden, sodass diese Mittel oder der Sand dadurch nicht weiter verändert, insbesondere zerkleinert im Fall von Streumitteln oder Sand, werden und stattdessen für nachfolgende Schienenfahrzeuge auf der Schiene wirksam verbleiben.
In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird zur Konditionierung der Schiene mindestens eine Magnetschienenbremse des Schienenfahrzeugs aktiviert, wobei diese, wie bei einem normalen Bremsvorgang, auf die Schiene abgesenkt wird. Durch den Kontakt der Magnetschienenbremse, insbesondere ihres Reibbelags mit der Schiene können dortige Verschmutzungen mechanisch entfernt werden. Bei den Verschmutzungen kann es sich um flüssigen, festen, anhaftenden oder losen Belag oder auch Kombinationen davon handeln.
Vorzugsweise wird die Magnetschienenbremse dabei derart auf die Schiene abgesenkt, dass sich im Gegensatz zu einer üblichen Bremsung keine wesentliche Verzögerungswirkung des Schienenfahrzeugs einstellt. Dadurch ist sichergestellt, dass die Konditionierung der Schiene mittels der Magnetschienenbremse auch während des normalen Fahrbetriebs durchgeführt werden kann und nicht nur während Bremsungen durchgeführt wird. Das Schienenfahrzeug ist somit in der Lage, mithilfe der Magnetschienenbremse jeden beliebigen befahrenen Streckenabschnitt zu konditionieren.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung stellt das Schienenfahrzeug an mindestens einem Rad Radschlupf ein wodurch sich ein konditionierender Effekt der Schiene einstellt, indem Belag auf der Lauffläche der Schiene durch die Relativbewegung des schlupfenden Rades entfernt wird.
Vorzugsweise befindet sich das mindestens eine Rad an der letzten Achse des Schienenfahrzeugs, wodurch sichergestellt wird, dass die konditionierte Stelle nicht von weiteren Rädern überfahren wird, wodurch sich möglicherweise die Konditionierung verändern könnte.
In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird der Schlupf an mehreren Rädern des Schienenfahrzeugs eingestellt, wobei sich diese vorzugsweise am Ende des Schienenfahrzeugs befinden. Dies hat den Vorteil, dass nicht ein Rad durch verhältnismäßig hohen Schlupf die gesamte Konditionieraufgabe übernehmen muss, sondern es besteht die Möglichkeit durch vergleichsweise niedrigen Radschlupf an mehreren Rädern denselben Konditionierungseffekt zu erhalten.
Vorzugsweise wird der Radschlupf dabei durch Anlegen eines Brems- oder Antriebsmoments erzeugt, wobei dieses Moment derart gewählt wird, dass sich ein kontrollierter Schlupf an dem entsprechenden Rad einstellt.
Vorzugsweise wird das Bremsmoment zur Einstellung des Radschlupfs dabei während der Fahrt aufgeprägt, wodurch sich das entsprechende Rad langsamer dreht als es für den aktuellen Fahrzustand nötig wäre. Das Rad wird somit leicht zum Schlupfen gebracht, wodurch sich ein Konditionierungseffekt zwischen Rad und Schiene einstellt. Vorzugsweise wird das Bremsmoment zur Einstellung des Radschlupfs dabei während einer Bremsung aufgeprägt, wodurch das entsprechende Rad stärker schlupft als es für den aktuellen Fahrzustand nötig wäre. Durch das schlupfende Rad stellt sich ein Konditionierungseffekt zwischen Rad und Schiene ein.
Vorzugsweise wird das Antriebsmoment zur Einstellung des Radschlupfs dabei während der Fahrt aufgeprägt wodurch sich das entsprechende Rad schneller dreht, als es für den aktuellen Fahrzustand nötig wäre. Das Rad wird somit leicht zum Schlupfen gebracht, wodurch sich ein Konditionierungseffekt zwischen Rad und Schiene einstellt.
Vorzugsweise erfolgt das Einstellen des Radschlupfs derart, dass Blockieren bzw. Schleudern des entsprechenden Rades nicht auftreten, so dass Gleit- bzw. Schleuderschutzeingriffe nicht aktiviert werden.
Vorzugsweise sind die eingestellten Radschlüpfe so gewählt, dass sich noch keine Beschädigung oder Abnutzung des Rades oder der Schiene einstellt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird zur Konditionierung der Schiene mindestens eine Konditionierungsvorrichtung im oder am Schienenfahrzeug aktiviert, wobei die Konditionierungsvorrichtung dazu ausgebildet ist im Wesentlichen flüssigen und/oder festen und/oder anhaftenden und/oder losen Belag von der Schiene zu entfernen.
Vorzugsweise besitzt die Konditionierungsvorrichtung dabei einen Abschnitt, der dazu ausgebildet ist, auf die Lauffläche der Schiene abgesenkt zu werden, wobei er über die Lauffläche der Schiene geführt wird, so dass er diese mechanisch von den zuvor beschriebenen Belägen befreit.
Vorzugsweise wird dieser Abschnitt dabei auf die Schiene aufgepresst, sodass er jederzeit mit der Lauffläche in Berührung steht.
Vorzugsweise wird dieser Abschnitt während der Konditionierung nicht nur auf die Schiene gepresst, sondern zudem auch in Fahrtrichtung vor und zurück bewegt, um eine stärkere Relativbewegung zwischen diesem Abschnitt und der Lauffläche der Schiene zu erzielen, wodurch eine stärkere Reinigungswirkung der Lauffläche der Schiene erzielt werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die Konditionierung mittels eines Auslösesignals gestartet, welches durch verschiedene Quellen vorgegeben werden kann.
Vorzugsweise ist das Auslösesignal an die Aktivierung des Gleitschutz- oder Schleuderschutzsystems des Schienenfahrzeugs gekoppelt. Dabei wird die Konditionierung stets dann gestartet, wenn das Schienenfahrzeug Maßnahmen zur Verhinderung von Schleudern oder Gleiten trifft. Da diese Fahrzustände hauptsächlich aufgrund von zu geringem Kraftschluss zwischen Rad und Schiene, also meist aufgrund von verschmutzten Schienen auftreten, ist es zweckmäßig hier sofort eine Konditionierung der Schiene für nachfolgende Schienenfahrzeuge einzuleiten.
Vorzugsweise ist das Auslösesignal an die Erkennung eines zu geringen Kraftschlussvermögens auf der Schiene gekoppelt. Dies setzt voraus, dass das Schienenfahrzeug in der Lage ist mittels entsprechender Vorrichtungen oder Verfahren das Kraftschlussvermögen zwischen Rad und Schiene genau bewerten zu können. Beispielsweise kann dies in einem Gleitschutz- oder Schleuderschutzsystem oder einem vergleichbaren System erfolgen, wenn dieses in der Lage ist das Kraftschlussvermögen zwischen Rad und Schiene zu bestimmen. Die Auslösung der Konditionierung über die Bestimmung des Kraftschlussvermögens auf der Schiene hat den Vorteil, dass nicht erst Gleit- oder Schleuderschutzeingriffe erfolgen müssen, sondern die Konditionierung ohne vorhergehendes Gleiten oder Schleudern erfolgen kann.
Vorzugsweise kann die Konditionierung über eine Eingabe eines Anwenders erfolgen. Anwender kann dabei ein Fahrzeugführer oder auch eine andere Person sein, welche mit dem Betrieb des Schienenfahrzeugs betraut ist. So besteht die Möglichkeit, die Konditionierung der Schiene einzuleiten, selbst dann, wenn keine Auslösung der Konditionierung durch andere Systeme erfolgt ist, es jedoch für den Anwender als notwendig erscheint. Dies kann beispielsweise an Streckenabschnitten mit starkem Gefälle erfolgen, auf denen eine Konditionierung der Schiene stets eine Steigerung der Sicherheit bedeutet.
Vorzugsweise ist das Auslösesignal an einen Steuerbefehl einer externen Einrichtung gekoppelt. Unter einer externen Einrichtung kann hierbei ein anderes Schienenfahrzeug verstanden werden, welches selbst einen unkonditionierten Streckenabschnitt beispielsweise durch Gleitschutzeingriffe ermittelt, oder eine wegseitige Einrichtung, wie beispielsweise ein Fahrdienstleitstand, bei dem Informationen über die Konditionierungszustände der Streckenabschnitte zusammenlaufen. Diese sind vorzugweise in der Lage den Steuerbefehl mittels einer geeigneten Datenverbindung an das Schienenfahrzeug zu übertragen, wodurch dieses die Konditionierung des entsprechenden Streckenabschnitts für nachfolgende Schienenfahrzeuge vornimmt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine Vorrichtung vorgesehen, welche zur Durchführung des Verfahrens ausgebildet ist. Die Vorrichtung ist dabei geeignet ausgebildet, um in oder an einem Schienenfahrzeug befestigt zu werden. Somit wird ermöglicht, auch bestehende Schienenfahrzeuge mittels Nachrüstung mit dieser Vorrichtung, zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens zu befähigen.
Vorzugsweise weist die Vorrichtung geeignete Schnittstellen auf, um mindestens eine Aufbringungsanlage für vorzugsweise feste Streumittel und/oder pastöse Mittel und/oder flüssige Mittel und/oder mindestens eine Sandungsanlage des Schienenfahrzeugs zur Platzierung einer bestimmten Menge des Mittels und/oder einer Sandmenge auf der Schiene anzusteuern.
Vorzugsweise werden dabei geeignete Aufbringungsanlagen für vorzugsweise feste Streumittel und/oder pastöse Mittel und/oder flüssige Mittel und/oder Sandungsanlagen angesteuert, wodurch sichergestellt ist, dass das platzierte Mittel oder die platzierte Sandmenge auf der Schiene verbleibt und nicht durch das Schienenfahrzeug beim Überfahren wieder entfernt oder verkleinert wird. Eine geeignete Aufbringungsanlage für vorzugsweise feste Streumittel und/oder pastöse Mittel und/oder flüssige Mittel und/oder eine geeignete Sandungsanlage befindet sich demnach im hinteren Bereich des Schienenfahrzeugs, idealerweise so, dass die Menge des Mittels oder die Sandmenge hinter der letzten Achse auf der Schiene platziert werden kann.
In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung verfügt die Vorrichtung über geeignete Schnittstellen um mindestens eine Magnetschienenbremse des Schienenfahrzeugs anzusteuern, wobei die Magnetschienenbremse hierbei auf die Lauffläche der Schiene abgesenkt werden kann, wodurch eine mechanische Entfernung möglichen Belags auf der Lauffläche der Schiene ermöglicht wird.
Vorzugsweise ist die Anpresskraft der Magnetschienenbremse auf die Lauffläche der Schiene dabei regelbar, sodass auch ein leichtes Anpressen ermöglicht wird, wodurch im Wesentlichen eine Konditionierung der Schiene stattfindet, jedoch keine wesentliche Verzögerung des Schienenfahrzeugs stattfindet.
In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung verfügt die Vorrichtung über geeignete Schnittstellen, um mindestens eine Bremse und/oder einen Motor an mindestens einem Rad des Schienenfahrzeugs anzusteuern.
Vorzugsweise kann dadurch dem mindestens einen Rad unabhängig von den nicht betroffenen Rädern ein Radschlupf aufgeprägt werden. Dieser kann entweder als Brems- oder Antriebsschlupf ausgeprägt sein. Das Aufprägen des Schlupfes erfolgt dabei durch Aufbringen eines Brems- und/oder Antriebsmoments auf das mindestens eine Rad. Dadurch wird dieses im Fall eines aufgeprägten Bremsmoments mit einer niedrigeren Umfangsgeschwindigkeit als der Fahrzeuggeschwindigkeit und im Fall eines aufgeprägten Antriebsmoments mit einer höheren Umfangsgeschwindigkeit als der Fahrzeuggeschwindigkeit über die Lauffläche der Schiene bewegt, wodurch sich die Konditionierungswirkung der Lauffläche der Schiene einstellt.
In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung ein Konditionierelement auf, welches geeignet ausgebildet ist, auf eine Lauffläche der Schiene abgesenkt zu werden, wobei das abgesenkte Konditionierelement mit der Lauffläche der Schiene in Kontakt tritt und im Wesentlichen geeignet ausgebildet ist, um die Schiene von mindestens einem flüssigen, und/oder festen, und/oder anhaftenden, und/oder losen Belag zu befreien.
Vorzugsweise besitzt das Konditionierelement einen Abschnitt, der auf die Lauffläche der Schiene gepresst wird, wobei der Abschnitt vorzugsweise derart ausgebildet ist, dass er auch bei voller Fahrt mit festen Objekten, wie beispielsweise Steinen, in Kontakt treten kann ohne wesentlichen Schaden davon zu tragen.
Vorzugsweise wird dieser Abschnitt des Konditionierelements mittels einer Schwenkbewegung oder einer geradlinigen Bewegung oder einer Kombination aus beiden Bewegungen auf die Lauffläche der Schiene abgesenkt.
Vorzugsweise weist dabei der Abschnitt eine in Fahrtrichtung abgeschrägte Fläche auf, wodurch es dem Abschnitt ermöglicht wird, unter die sich auf der Lauffläche der Schiene befindenden Beläge zu fahren, wodurch der Belag mittels einer Hobelbewegung entfernt werden kann.
Vorzugsweise weist dieser Abschnitt die Fähigkeit auf, flüssigen Belag von der Schiene aufzunehmen, wodurch eine Konditionierungswirkung mittels der Abtrocknung der Schiene ermöglicht wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung Schnittstellen auf, die dazu ausgebildet sind, um Informationen, Eingaben oder Steuerbefehle anderer Systeme oder Einrichtungen zu erhalten und um daraus ein Auslösesignal zu generieren, wodurch die Konditionierung ausgelöst wird.
Vorzugsweise weist die Vorrichtung eine Schnittstelle auf, über die mindestens eine Information über eine Aktivierung eines Gleit- und/oder Schleuderschutzsystems des Schienenfahrzeugs erhalten werden kann, wobei die Vorrichtung bei Aktivierung eines solchen Systems ein Auslösesignal zur Auslösung der Konditionierung generiert. Dies hat den Vorteil, dass die Konditionierung der Schiene stets dann durchgeführt wird, wenn der Kraftschluss zwischen Rad und Schiene nicht mehr ausreicht um die geforderten Kräfte zu übertragen. Eine Konditionierung der Schiene, vor allem für nachfolgende Schienenfahrzeuge, macht an dieser Stelle Sinn, um diesen Schienenfahrzeugen genügend Kraftschluss zur Verfügung zu stellen, um die Aktivierung von Gleit- und/oder Schleuderschutzsystemen zu vermeiden.
Vorzugsweise weist die Vorrichtung eine Schnittstelle auf, über die sie Informationen über ein geringes Kraftschlussvermögen auf der Schiene erhält. Diese Information kann beispielsweise aus einem weiteren System des Schienenfahrzeugs stammen, welches in der Lage ist, das Kraftschlussvermögen auf der Schiene zu bestimmen. Wird ein zu geringes Kraftschlussvermögen festgestellt, wird ein Auslösesignal generiert, wodurch die Konditionierung der Schiene gestartet wird. Dies hat den Vorteil, dass eine Konditionierung der Schiene auch dann durchgeführt wird, wenn das Schienenfahrzeug selbst die Kraftschlussgrenze noch nicht überschritten hat. So kann eine Konditionierung auch bei Fahrzuständen erfolgen, welche noch keine Eingriffe von Gleit- und/oder Schleuderschutzsystemen erfordern.
Vorzugsweise verfügt die Vorrichtung über eine Schnittstelle durch die eine Eingabe eines Anwenders erfolgen kann, wodurch ein Auslösesignal generiert wird, durch welches die Konditionierung der Schiene gestartet wird. Ein Anwender kann dabei ein Führer des Schienenfahrzeugs und eine weitere Person sein. Durch die Eingabe kann die Konditionierung auch an einer Stelle ausgeführt werden, an der von anderen Systemen keine Notwendigkeit zur Konditionierung erkannt wurde. Dies kann beispielsweise an Streckenabschnitten erfolgen, die starkes Gefälle oder Steigung aufweisen.
Vorzugsweise verfügt die Vorrichtung über eine Schnittstelle, die dazu ausgebildet ist einen Steuerbefehl aus einer externen Quelle zu erhalten. Dabei kann es sich beispielsweise um ein weiteres Schienenfahrzeug oder eine wegseitige Einrichtung, wie beispielsweise einen Leitstand handeln. Somit besteht die Möglichkeit, die Konditionierung aufgrund von Informationen anderer, nicht zum Schienenfahrzeug gehöriger Systeme, auszulösen. Ein Schienenfahrzeug, welches die Möglichkeit zur Konditionierung der Strecke besitzt, kann somit gezielt von einer anderen, die Strecke überwachenden, Vorrichtung zur Konditionierung der Strecke eingesetzt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist ein Schienenfahrzeug mit einer zuvor beschriebenen Vorrichtung versehen, wobei das Schienenfahrzeug dadurch befähigt wird, die Konditionierung der Lauffläche der Schiene für nachfolgende Schienenfahrzeuge durchzuführen.
Vorzugsweise weist das Schienenfahrzeug dabei mindestens eine Aufbringungsanlage für vorzugsweise feste Streumittel und/oder pastöse Mittel und/oder flüssige Mittel und/oder mindestens eine Sandungsanlage und/oder mindestens eine Magnetschienenbremse auf.
Vorzugsweise ist dabei mindestens eine Aufbringungsanlage für vorzugsweise feste Streumittel und/oder pastöse Mittel und/oder flüssige Mittel und/oder mindestens eine Sandungsanlage derart in oder an dem Schienenfahrzeug positioniert, dass eine Platzierung einer Menge des Mittels und/oder einer Sandmenge auf einer Schiene ermöglicht wird, so dass die Menge des Mittels und/oder die Sandmenge nicht wieder durch das Schienenfahrzeug entfernt und/oder durch dessen Räder überrollt wird.
Vorzugsweise wird dies dadurch erreicht, dass die entsprechende Aufbringungsanlage für vorzugsweise feste Streumittel und/oder pastöse Mittel und/oder flüssige Mittel und/oder die entsprechende Sandungsanlage so im oder am Schienenfahrzeug positioniert wird, dass die Menge des Mittels und/oder die Sandmenge in Längsrichtung des Schienenfahrzeugs in Fahrtrichtung vorzugsweise auf Höhe, oder besonders bevorzugt hinter der letzten Achse des Schienenfahrzeugs zur Platzierung auf der Lauffläche der Schiene ausgestoßen wird.
Vorzugsweise kann die Positionierung der Aufbringungsanlage für vorzugsweise feste Streumittel und/oder pastöse Mittel und/oder flüssige Mittel und/oder der Sandungsanlage auch an anderer Stelle des Schienenfahrzeugs erfolgen, wenn dadurch sichergestellt ist, dass eine Platzierung der Menge des Mittels und/oder der Sandmenge auf der Lauffläche der Schiene ohne erneute Beseitigung oder Veränderung durch das Schienenfahrzeug erfolgt. Beispielsweise kann lediglich die Auslassöffnung an dem Ende des Schienenfahrzeugs positioniert werden, wobei das Mittel und/oder der Sand in einem zentralen Kasten vorgehalten werden, der an einer anderen Stelle positioniert ist.
Vorzugsweise ist die mindestens eine Magnetschienenbremse derart an dem Schienenfahrzeug positioniert, dass eine Konditionierung der Schiene für ein nachfolgendes Schienenfahrzeug durch die Magnetschienenbremse ermöglicht wird.
Vorzugsweise wird dies dadurch erreicht, dass die entsprechende Magnetschienenbremse so am Schienenfahrzeug positioniert wird, dass sie die Entfernung von flüssigem, und/oder festem, und/oder anhaftendem, und/oder losem Belag von der Lauffläche der Schiene ermöglicht, ohne dass das Schienenfahrzeug durch das eigene Befahren der Schiene diese wieder verschmutzt, also die Konditionierung wieder beseitigt.
Vorzugsweise wird dies dadurch erreicht, dass die entsprechende Magnetschienenbremse so am Schienenfahrzeug positioniert wird, dass sie sich in Längsrichtung des Schienenfahrzeugs in Fahrtrichtung vorzugsweise auf Höhe, oder besonders bevorzugt hinter der letzten Achse des Schienenfahrzeugs befindet.
Vorzugsweise kann die Positionierung der Magnetschienenbremse auch an anderer Stelle des Schienenfahrzeugs erfolgen, wenn dadurch sichergestellt ist, dass eine Konditionierung der Lauffläche der Schiene ohne erneute Veränderung durch das Schienenfahrzeug erfolgt. Beispielsweise kann sich die entsprechende Magnetschienenbremse auch in Fahrtrichtung vor einigen letzten Achsen befinden, wenn durch die einigen letzten Achsen eine Veränderung der Konditionierung ausgeschlossen werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist ein Schienenfahrzeug vorgesehen, welches mindestens eine Bremse und/oder mindestens einen Motor und vorzugsweise eine zuvor beschriebenen Vorrichtung aufweist. Dadurch ist das Schienenfahrzeug in der Lage, an mindestens einem Rad und/oder mindestens einer Achse einen definierten Radschlupf einzustellen.
Vorzugsweise erfolgt die Einstellung dieses Radschlupfs über ein Brems- und/oder Antriebsmoment, welches mittels der Bremse und/oder des Motors auf das entsprechende Rad und/oder die entsprechende Achse aufgeprägt wird.
Vorzugsweise wird zu diesem Zweck die in Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs letzte Achse des Schienenfahrzeugs angesteuert, so dass die Konditionierung der Lauffläche der Schiene durch ein definiert schlupfendes Rad am Ende des Schienenfahrzeugs erfolgt. So ist sichergestellt, dass die konditionierte Lauffläche der Schiene nicht anschließend durch die Überfahrt weiterer, nicht schlupfender Räder wieder verändert wird.
Vorzugsweise kann die Konditionierung der Lauffläche der Schiene auch durch mehrere Räder und/oder Achsen erfolgen, so dass ein definierter Schlupf an mehreren Rädern und/oder Achsen durch das Schienenfahrzeug eingestellt wird. Dies hat den Vorteil, dass jedes einzelne Rad weniger stark schlupfen muss, verglichen mit der Situation, in der nur ein Rad bzw. nur eine Achse durch das Schienenfahrzeug angesteuert wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist ein Schienenfahrzeug vorgesehen, welches mindestens eine zuvor beschriebene Vorrichtung aufweist, wobei die Vorrichtung ein Element aufweist, welches geeignet ausgebildet ist, flüssigen, und/oder festen, und/oder anhaftenden, und/oder losen Belag von der Lauffläche der Schiene zu entfernen, wobei das System vorzugsweise zum Verbau in oder an einem Schienenfahrzeug vorgesehen ist.
Vorzugsweise ist die Vorrichtung dabei so an dem Schienenfahrzeug angebracht, dass eine Konditionierung der Lauffläche der Schiene sichergestellt ist, ohne dass die Konditionierung anschließend durch das Befahren des Schienenfahrzeugs wieder verändert wird. Beispielsweise kann die Vorrichtung dafür, in Fahrtrichtung gesehen, vorzugsweise auf Höhe oder besonders bevorzugt hinter der letzten Achse des Schienenfahrzeugs angebracht werden, wodurch sichergestellt ist, dass der entsprechende Abschnitt mit der Lauffläche der Schiene in Kontakt tritt, ohne dass diese Lauffläche anschließend von Rädern des Schienenfahrzeugs befahren wird.
Vorzugsweise kann die Positionierung der Vorrichtung auch an anderer Stelle des Schienenfahrzeugs erfolgen, wenn dadurch sichergestellt ist, dass eine Konditionierung der Lauffläche der Schiene ohne erneute Veränderung durch das Schienenfahrzeug erfolgt. Beispielsweise kann sich die entsprechende Vorrichtung auch in Fahrtrichtung vor der letzten Achse befinden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist ein Computerprogrammprodukt mit auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichertem Programmcode vorgesehen, der, wenn er auf einer Datenverarbeitungseinheit ausgeführt wird, diese zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens zur Konditionierung der Lauffläche der Schiene veranlasst. Dadurch kann dieses Verfahren auch auf andere Schienenfahrzeuge bzw. dort vorhandene Datenverarbeitungseinheiten bzw. Steuervorrichtungen übertragen werden, wodurch diese zur Durchführung des Verfahrens befähigt werden. So ist sichergestellt, dass auch bestehende Schienenfahrzeuge nachgerüstet werden können.
Die Erfindung ist nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele begrenzt. Vielmehr sind weitere Ausführungsformen denkbar, welche aus einer Kombination von Merkmalen der bisherigen Ausführungsformen gebildet sind oder sich aus diesen in naheliegender Weise für einen Fachmann ergeben.
Im Folgenden erfolgt die Beschreibung der Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
Im Einzelnen zeigt:

1 eine Seitenansicht eines Schienenfahrzeugs, welches mit mehreren Sandungsanlagen zur Aufbringung von Sand ausgestattet ist.
2 eine Seitenansicht eines Schienenfahrzeugs, welches mit mehreren Magnetschienenbremsen ausgestattet ist.
3 eine Seitenansicht eines Schienenfahrzeugs, welches mit einer Bremse und einem Motor an der letzten Achse ausgestattet ist.
4a-c eine vergrößerte Seitenansicht des letzten Rades des Schienenfahrzeugs aus 3 und der dortigen kinematischen Verhältnisse.
5 eine Seitenansicht eines Schienenfahrzeugs, welches mit einer Vorrichtung zur Konditionierung der Lauffläche der Schiene ausgestattet ist.

1-3 zeigen jeweils eine Seitenansicht eines Schienenfahrzeugs, welches durch verschiedene Maßnahmen dazu befähigt ist, eine Lauffläche 14 einer Schiene zu konditionieren. Es ist ein erster Zugteil 10 und ein letzter Zugteil 11 gezeigt, wobei zwischen beiden mehrere Waggons liegen können. Sie können jedoch auch zu einem einzelnen Wagon, oder einer einzelnen Lok gehören. Zudem sind ein erstes Rad 16 und ein letztes Rad 18 gezeigt. Bei anderen Schienenfahrzeugformen können anstelle einzelner Räder 16, 18 auch mehrachsige Drehgestelle vorhanden sein. Das Prinzip der Erfindung bleibt davon unberührt. Das Schienenfahrzeug bewegt sich in den dargestellten Zeichnungen in Fahrtrichtung 12, in den Zeichnungen nach links, fort.
1 zeigt dabei ein Schienenfahrzeug, das mit mehreren Sandungsanlagen 20, 30 ausgestattet ist. Anstelle von Sandungsanlagen 20, 30 können auch allgemein Aufbringungsanlagen zum Aufbringen von vorzugsweise festen, flüssigen oder pastösen Mitteln verbaut sein, jedoch ein anderes Mittel als Sand auf der Lauffläche 14 der Schiene platzieren.
Es ist eine erste Sandungsanlage 20 gezeigt, welche dem Stand der Technik entsprechend am Schienenfahrzeug vorgesehen ist. Sie besteht im Wesentlichen aus einem Sandkasten 21, welcher Sand über eine Sandzuleitung 22 an eine Sanddosierungsanlage 24 leitet. Die Sanddosierungsanlage 24 ist so am Schienenfahrzeug angebracht, dass es ihr ermöglicht wird, den Sand in den ersten Sandungsbereich SB1 vor dem ersten Rad 16 auf die Lauffläche 14 der Schiene aufzubringen. Dabei können weitere Sandungsanlagen bei weiteren Rädern angebracht sein, jedoch stets so, dass der Sand so auf der Lauffläche 14 der Schiene platziert wird, dass das entsprechende Rad den Sand überrollt, wodurch eine Kraftschlussbrücke zwischen Rad und Lauffläche 14 der Schiene hergestellt wird.
Der Sand kann dabei lediglich mittels der Schwerkraft auf die Lauffläche 14 der Schiene aufgebracht werden, oder er wird mittels Druckluft, aus der Sanddosierungsanlage 24 direkt in den Sandungsbereich SB1 eingeblasen. Auf die Darstellung einer Druckluftversorgung wurde zu Gunsten der Übersichtlichkeit verzichtet.
Im letzten Fahrzeugteil 11 ist eine weitere Sandungsanlage 30 angebracht. Auch diese weist im Wesentlichen einen Sandkasten 31, eine Sandzuleitung 32 sowie eine Sanddosierungsanlage 34 auf. Allerdings ist die Sanddosierungsanlage so positioniert und ausgestaltet, dass der Sand in Fahrtrichtung 12 des Schienenfahrzeugs hinter dem letzten Rad 18 auf die Lauffläche 14 der Schiene in den letzten Sandungsbereich SB2 aufgebracht wird. So wird sichergestellt, dass das Schienenfahrzeug diesen Sand nicht mehr mit dem letzten Rad 18 überfahren kann, wodurch er durch das Gewicht des Schienenfahrzeugs zerkleinert würde und seine konditionierende Wirkung auf die Lauffläche 14 der Schiene verlieren würde.
Dieses Aufbringen des Sandes kann analog zu der Sandungsanlage 20 im ersten Fahrzeugteil 10 mittels Schwerkraft oder Druckluft aber auch anderer geeigneter Maßnahmen erfolgen.
Der Abstand 36 des Auslasses der Sanddosierungsanlage 34 zur Lauffläche 14 der Schiene ist dabei so gewählt, dass der Sand eine möglichst kurze Strecke im freien Fall zurücklegt, um nicht durch die Luftströmung um das Schienenfahrzeug und speziell an dessen Unter- und Rückseite verblasen zu werden. Damit wird sichergestellt, dass die Lauffläche 14 der Schiene im letzten Sandungsbereich SB2 ausreichend mit Sand bedeckt wird, um für ein nachfolgendes Schienenfahrzeug eine konditionierte Lauffläche 14 der Schiene zur Verfügung zu stellen.
In gleicher Weise können auch weitere vorzugsweise feste, flüssige oder pastöse Mittel aufgebracht werden.
2 zeigt ein Schienenfahrzeug das mit mehreren Magnetschienenbremsen 40, 50 versehen ist. Die Magnetschienenbremsen 40, 50 sind dabei in abgesenkter Stellung dargestellt.
Eine erste Magnetschienenbremse 40 ist dabei in Fahrtrichtung 12 hinter dem ersten Rad 16 am ersten Fahrzeugteil 10 angebracht. Die Magnetschienenbremse 40 weist dabei 2 Hubkolben 42, 43 auf, die mit einem Magnetträger 44 verbunden sind. An diesem Magnetträger 44 ist ein Reibbelag 46 angebracht. Zur Bremsung wird die Magnetschienenbremse, wie in 2 vorgesehen, auf die Lauffläche 14 der Schiene mittels der Hubkolben 42, 43 abgesenkt, sodass der Reibbelag 46 mit der Lauffläche 14 der Schiene in Kontakt tritt. Dabei wird der Magnetträger 44, bzw. die darauf befindlichen Magnete üblicherweise derart bestromt, dass der Magnetträger 44 und somit der Reibbelag 46 an die Lauffläche 14 der Schiene herangezogen werden. Hierdurch entsteht eine hohe Reibkraft im ersten Bremsbereich BB1, wodurch das Schienenfahrzeug im Wesentlichen entgegen der Fahrtrichtung 12 verzögert wird.
Auf eine Darstellung weitere Details, wie beispielsweise der Bestromung des Magnetträgers 44, wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet.
Dagegen ist am letzten Fahrzeugteil 11 eine letzte Magnetschienenbremse 50 gezeigt, die hinter dem letzten Rad 18 an dem letzten Fahrzeugteil 11 befestigt ist. Diese letzte Magnetschienenbremse 50 gleicht in ihrem Aufbau der ersten Magnetschienenbremse 40. Es sind ebenso Hubkolben 52, 53 sowie ein Magnetträger 54 mit einem damit verbundenen Reibbelag 56 gezeigt. Auch diese Magnetschienenbremse 50 kann in dem letzten Bremsbereich BB2 eine Bremskraft auf das Schienenfahrzeug entgegen der Fahrtrichtung 12 erzeugen.
Zudem wirkt der Reibbelag 46, 56 der beiden Magnetschienenbremsen 40, 50 in den beiden Bremsbereichen BB1, BB2 auf die Lauffläche 14 der Schiene konditionierend, indem mechanisch durch den Reibbelag 46, 56 Belag von der Lauffläche 14 der Schiene entfernt wird. Die so eingesetzten Magnetschienenbremsen 40, 50 entfernen dabei beispielsweise flüssigen, festen, anhaftenden oder losen Belag.
Die am letzten Fahrzeugteil 11 angebrachte Magnetschienenbremse 50 ist zur Konditionierung der Lauffläche 14 der Schiene besonders günstig positioniert, da sie in Fahrtrichtung 12 hinter dem letzten Rad 18 des Schienenfahrzeugs platziert ist. Der Bremsbereich BB2, welcher durch den Einsatz der Magnetschienenbremse 50 konditioniert wird, wird anschließend nicht mehr von einem weiteren Rad befahren, so dass kein weiterer Belag auf die Lauffläche 14 der Schiene aufgebracht wird bzw. weitere Veränderung der konditionierten Lauffläche 14 der Schiene durch weitere Räder erfolgt. Die derartige Platzierung der Magnetschienenbremse 50 ist also vorteilhaft, um die Lauffläche 14 der Schiene für ein nachfolgendes Schienenfahrzeug zu konditionieren.
Um eine konditionierende Wirkung der Magnetschienenbremsen 40, 50 auf die Lauffläche 14 der Schiene zu erreichen, ist es jedoch schon ausreichend, den Reibbelag 46, 56 der Magnetschienenbremsen 40, 50 mit der Lauffläche 14 der Schiene in Kontakt zu bringen, so dass keine wesentliche Bremswirkung auf das Schienenfahrzeug entsteht. Der Reibbelag 46, 56 kann den oben beschriebenen Belag auch so bzw. mit leichter Anziehungskraft an die Lauffläche 14 der Schiene entfernen. Dafür sind die Magnetschienenbremsen 40, 50 mit einer nicht dargestellten Steuereinrichtung zur Steuerung der Bestromung der Magneten des Magnetträgers 44, 54 ausgestattet. So kann auch ein Magnetfeld mit geringer Anziehungskraft zwischen dem Magnetträger 44, 54 und der Lauffläche 14 der Schiene erzeugt werden, wodurch die Magnetschienenbremse 40, 50 in einer zweiten Funktion neben dem Einsatz als Fahrzeugbremse auch zur Konditionierung der Lauffläche der Schiene verwendet werden kann. Die Platzierung einer Magnetschienenbremse entsprechend der Magnetschienenbremse 50 ermöglicht zudem, die Konditionierung der Lauffläche 14 der Schiene für nachfolgende Schienenfahrzeuge vorzunehmen.
3 zeigt ein Schienenfahrzeug, das an seinem letzten Rad 18 des letzten Fahrzeugteils 11 mit einer Schlupferzeugungsvorrichtung 60 mit einer Bremse 64 und einem Motor 66 versehen ist. Bei Bremse 64 und Motor 66 kann es sich dabei um die normalen, für den Fahrbetrieb benötigten Vorrichtungen handeln, es kann sich dabei aber auch um zusätzliche Vorrichtungen handeln. Zur Durchführung des Verfahrens kann entweder auf die Bremse 64 oder den Motor 66 verzichtet werden. Die Beeinflussung des letzten Rades 18 durch Bremse 64 oder Motor 66 stellen zwei Alternativmethoden dar.
Zudem ist diese Konfiguration nicht ausschließlich an dem letzten Rad 18 bzw. der letzten Achse vorzusehen, sondern es können beliebig viele Räder mit derartigen Vorrichtungen versehen sein. Es bietet sich jedoch an, Achsen bzw. Räder eines letzten Fahrzeugteils 11 zu verwenden, um die damit konditionierte Lauffläche 14 der Schiene nicht wieder durch das Überfahren mit anderen Rädern zu verändern. Zur bildhaften Erklärung wird das Verfahren hier jedoch an einem letzten Rad 18 eines letzten Wagenteils 11 gezeigt.
Zusätzlich zu der Bremse 64 und dem Motor 66 ist eine Steuervorrichtung 61 vorgesehen, welche über eine Steuerleitung 62 mit der Bremse 64 und nicht dargestellt mit dem Motor 66 in Verbindung steht. Die Steuerleitung 62 ist dabei so ausgebildet, dass der Steuervorrichtung 61 erlaubt wird, ein benötigtes Brems- oder Antriebsmoment auf das Rad 18 aufzubringen, um einen benötigten Radschlupf zwischen dem letzten Rad 18 und der Lauffläche 14 der Schiene einzustellen. Die Steuerleitung 62 kann dabei elektrisch, pneumatische, hydraulisch oder mechanisch oder in anderer geeigneter Weise ausgeführt sein, um Bremse 64 und/oder Motor 66 anzusteuern.
Wie oben beschrieben, erzeugt ein über die Lauffläche 14 der Schiene rutschendes Rad 18 eine konditionierende Wirkung auf die Lauffläche 14 der Schiene. Durch das Rutschen bzw. Schlupfen des Rades über die Lauffläche 14 der Schiene werden in erster Linie mechanisch oben beschriebenen Belagsformen entfernt.
In 4a ist eine vergrößerte Darstellung des letzten Rades 18 aus 3 in einem rollenden Zustand, also ohne Radschlupf, gegenüber der Lauffläche 14 der Schiene dargestellt. Das letzte Rad 18 bewegt sich zusammen mit dem Schienenfahrzeug bzw. dem letzten Fahrzeugteil 11 in Fahrtrichtung 12 fort. Dabei führt es eine Drehbewegung in Drehrichtung 13 um die Radachse 68 aus.
Es entsteht dabei die Geschwindigkeitsverteilung V, welche die Geschwindigkeit der entsprechenden Punkte auf dem Umfang des letzten Rades 18 darstellt. Der Punkt auf dem Radumfang auf Höhe der Radachse 68 bewegt sich mit derselben Geschwindigkeit wie das Schienenfahrzeug selbst relativ zu Lauffläche 14 der Schiene fort. Je näher sich ein Radumfangspunkt in der Nähe der Lauffläche 14 der Schiene befindet, desto geringer fällt dessen Relativgeschwindigkeit gegenüber der Lauffläche 14 der Schiene aus. Bei einem auf einer Fläche schlupffrei rollenden Rad besteht die Kontaktbedingung, dass der Radaufstandspunkt 69 gegenüber der Lauffläche 14 der Schiene die Relativgeschwindigkeit Null hat. Dies ist auch in der Geschwindigkeitsverteilung V entsprechend dargestellt.
Um nun eine konditionierende Wirkung des Rades 18 auf die Lauffläche 14 der Schiene zu erzeugen, wird der Radschlupf gezielt durch die Steuervorrichtung 61 aus 3 eingestellt. Die dargestellte Schlupferzeugungsvorrichtung 60 bietet der Steuervorrichtung 61 die Möglichkeit, den benötigten Radschlupf entweder durch Einsatz der Bremse 64 oder des Motors 66 zu erzeugen.
Bei Einsatz der Bremse 64 verändert sich die Geschwindigkeitsverteilung V entsprechend der Darstellung in 4b. Durch das Bremsmoment, das durch die Bremse 64 auf das letzte Rad 18 aufgebracht wird kann sich das Rad 18 in Drehrichtung 13 nicht mehr entsprechend der vorliegenden Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs drehen. Das Rad 18 geht damit in einen Schlupf oder blockiert. Im Radaufstandspunkt 69 verbleibt somit eine Relativgeschwindigkeit VB, welche in Fahrtrichtung weist. Der Radaufstandspunkt 69 rutscht somit mit der Relativgeschwindigkeit VB über die Lauffläche 14 der Schiene. Dadurch können die oben beschriebenen Beläge von der Lauffläche 14 der Schiene mechanisch entfernt werden.
4c zeigt nun die Geschwindigkeitsverteilung V bei Einsatz des Motors 66, welcher ein zusätzliches Antriebsmoment auf das letzte Rad 18 aufbringt, wodurch sich das Rad in Drehrichtung 13 schneller dreht, als der Geschwindigkeit des Fahrzeugs entsprechend. Auch hier stellt sich eine Relativgeschwindigkeit VS am Radaufstandspunkt 69 ein, welche nun jedoch entgegen der Fahrtrichtung 12 weist. Der Radaufstandspunkt 69 schleift nun über die Lauffläche der Schiene und kann ebenso wie bei Einsatz der Bremse die oben beschriebenen Beläge von der Lauffläche 14 der Schiene mechanisch entfernen.
Der Motor 66 kann zudem eine ähnliche Geschwindigkeitsverteilung V entsprechend des Einsatzes der Bremse 64 aus 4b erzeugen. Dies kann erreicht werden, wenn der Motor 66 kein antreibendes, sondern ein bremsendes Moment auf das letzte Rad 18 einprägt. Beispielsweise wird der Motor 66 im Schleppbetrieb durch das letzte Rad 18 angetrieben, wodurch er beispielsweise durch Induktion bei einem Elektromotor oder durch mechanische Verluste bei einem Verbrennungsmotor, ein als Bremsmoment wirkendes Schleppmoment auf das letzte Rad 18 aufprägt.
Die Steuervorrichtung 61 ist dabei so ausgebildet, dass sie den Radschlupf, egal ob bei Einsatz der Bremse 64 oder des Motors 66, derart einstellt, dass das letzte Rad 18 nicht blockiert oder schleudert, wodurch sich Schäden an Rad 18 oder Lauffläche 14 der Schiene einstellen können. Vielmehr ist es Ziel, einen leichten Schlupf auf das Rad 18 aufzuprägen, bzw. die Relativgeschwindigkeiten VB, VS nicht zu groß ausfallen zu lassen, um Verschleiß an Rad 18 und Lauffläche 14 der Schiene zu vermeiden. Dies bedarf besonderer Kenntnisse bei der Entwicklung dieser Funktion bezüglich der Belastbarkeit der eingesetzten Materialien sowie der Abstimmung und Einstellung der einzelnen Komponenten der Schlupferzeugungsvorrichtung 60. Vorteilhafterweise werden zur Durchführung dieses Verfahrens bzw. zur Erstellung der Schlupferzeugungsvorrichtung 60 bereits im Schienenfahrzeug bzw. im letzten Fahrzeugteil 11 vorhandene Vorrichtungen, wie eine Steuervorrichtung 61, Steuerleitungen 62, eine Bremse 64 oder ein Motor 66 verwendet.
5 zeigt eine weitere Möglichkeit, die Lauffläche 14 der Schiene zu konditionieren. Hierzu ist eine Konditionierungsvorrichtung 70 im letzten Fahrzeugteil 11 vorgesehen. Um die Konditionierung der Lauffläche 14 der Schiene durch das Befahren weiterer Räder zu vermeiden, ist diese Konditionsvorrichtung 70 in Fahrtrichtung 12 hinter dem letzten Rad 18 des letzten Fahrzeugteils 11 platziert. Die Konditionierungsvorrichtung 70 ist dabei in abgesenkter Stellung gezeigt.
Es ist eine Steuervorrichtung 72 vorgesehen, welche über eine Steuerleitung 74 mit einem Basiselement 76 verbunden ist. Dieses Basiselement 76 bildet die Aufnahme einer Hubstange 77 an deren freien Ende ein Konditionierelement 78 vorgesehen ist.
Dieses Konditionierelement 78 kann mittels der Hubstange 77 aus dem Basiselement 76 auf die Lauffläche 14 der Schiene abgesenkt werden, um diese zu konditionieren. Die in 5 dargestellte Konfiguration des Konditionierelements 78 zeigt dieses in abgesenkter Position, mit der Lauffläche 14 der Schiene in Kontakt.
Das Absenken des Konditionierelements 78 mittels der Hubstange 77 aus dem Basiselement 76 kann dabei translatorisch oder in einer Schwenk- oder Kreisbewegung erfolgen, oder in einer daraus kombinierten Bewegung.
Das Konditionierelement 78 ist dabei derart ausgeführt, dass es die Lauffläche der Schiene von den oben beschriebenen Belägen zu befreien vermag. An seiner, der Fahrtrichtung 12 zugewandten, Seite, befindet sich eine abgeschrägte Fläche, welche die Entfernung des Belags auf der Lauffläche 14 der Schiene dadurch ermöglicht, dass das Konditionierelement mit dieser Fläche unter den Belag fährt und diesen von der Lauffläche 14 der Schiene abhobelt.
Zudem verfügt das Konditionierelement 78 über eine Unterseite, welche mit der Lauffläche 14 der Schiene in Kontakt tritt. Diese Unterseite ist derart ausgeführt, dass der Belag auf der Lauffläche 14 der Schiene durch mechanische Reibung dieser Unterseite mit dem Belag bzw. der Lauffläche der Schiene entfernt wird.
Um eine definierte Anpresskraft des Konditionierelements 78 auf die Lauffläche 14 der Schiene zu erreichen, erhält die Steuervorrichtung 72 über die Steuerleitung 74 Rückmeldung über die aktuelle Anpresskraft des Konditionierelements 78 auf die Lauffläche 14 der Schiene. Die Steuervorrichtung 72 kann dadurch die Anpresskraft des Konditionierelements 78 auf die Lauffläche 14 der Schiene korrigieren und diese Korrekturvorgaben an das Basiselement 76 über die Steuerleitung 74 übermitteln.
Das Basiselement 76 stellt dann die Absenkung der Hubstange 77 bzw. des Konditionierelements 78 so ein, dass sich die benötigte Anpresskraft einstellt. Alternativ stellt das Basiselement 76 direkt die Anpresskraft, beispielsweise über einen Elektromotor oder einen Hubzylinder, ein.
Die Anpresskraft muss dabei so eingestellt werden, dass einerseits die Konditionierungsvorrichtung 70 nicht beschädigt wird und andererseits die Lauffläche 14 der Schiene konditioniert wird.
In der gezeigten Darstellung ist die Konditionierungsvorrichtung 70 am letzten Fahrzeugteil 11 hinter dem letzten Rad 18 angebracht, um die Lauffläche 14 der Schiene für nachfolgende Schienenfahrzeuge zu konditionieren. Alternativ bzw. zusätzlich können weitere Konditionierungsvorrichtungen 70 an anderen Stellen des Schienenfahrzeugs vorgesehen sein, beispielsweise auch vor den einzelnen Rädern, um die Lauffläche 14 der Schiene auch für das eigene Schienenfahrzeug zu konditionieren.
Bezugszeichenliste

10: erster Fahrzeugteil
11: letzter Fahrzeugteil
12: Fahrtrichtung Schienenfahrzeug
13: Drehrichtung Rad
14: Lauffläche der Schiene
16: erstes Rad
18: letztes Rad
20: Sandungsanlage (Streumittelanlage, Aufbringungsanlage)
21: Sandkasten (Streumittelkasten)
22: Sandzuleitung (Streumittelzuleitung)
24: Sanddosieranlage (Streumitteldosieranlage) nach Stand der Technik
30: Sandungsanlage (Streumittelanlage, Aufbringungsanlage)
31: Sandkasten (Streumittelkasten)
32: Sandzuleitung (Streumittelzuleitung)
34: Sanddosieranlage (Streumitteldosieranlage)
36: Abstand Auslass Sanddosieranlage zu Lauffläche der Schiene
40: erste Magnetschienenbremse
42: Hubkolben
43: Hubkolben
44: Magnetträger
46: Reibbelag
50: letzte Magnetschienenbremse
52: Hubkolben
53: Hubkolben
54: Magnetträger
56: Reibbelag
60: Schlupferzeugungsvorrichtung
61: Steuervorrichtung
62: Steuerleitung
64: Bremse
66: Motor
68: Radachse
69: Radaufstandspunkt
70: Konditioniervorrichtung
72: Steuervorrichtung
74: Steuerleitung
76: Basiselement
77: Hubstange
78: Konditionierelement
BB1: erster Bremsbereich
BB2: letzter Bremsbereich
SB1: erster Sandungsbereich
SB2: letzter Sandungsbereich
V: Geschwindigkeitsverteilung Radumfang
VB: Relativgeschwindigkeit Bremsen
VS: Relativgeschwindigkeit Antreiben

Claims

Verfahren zur Konditionierung einer Lauffläche (14) einer Schiene durch ein Schienenfahrzeug, das auf der Schiene fährt, wobei die Konditionierung derart durchgeführt wird, dass sich eine Verbesserung des Kraftschlusses zwischen mindestens einem Rad mindestens eines nachfolgenden Schienenfahrzeugs und der Schiene einstellt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei ein Mittel zur Konditionierung auf die Lauffläche (14) der Schiene aufgebracht wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei zur Konditionierung ein Belag von der Lauffläche (14) der Schiene entfernt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei zur Konditionierung eine Menge eines festen Mittels und/oder eines pastösen Mittels und/oder eines flüssigen Mittels aus mindesten einer Aufbringungsanlage (20, 30) so auf der Schiene platziert wird, dass die Menge des Mittels nicht wieder durch das Schienenfahrzeug entfernt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei zur Konditionierung eine Streumittel- und/oder Sandmenge aus mindestens einer Aufbringungsanlage (20, 30) so auf der Schiene platziert wird, dass die Streumittel- und/oder Sandmenge nicht wieder durch das Schienenfahrzeug entfernt wird.
Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei zur Konditionierung mindestens eine Magnetschienenbremse (40, 50) des Schienenfahrzeugs aktiviert wird und ein Reibbelag (46, 56) der Magnetschienenbremse (40, 50) mit der Lauffläche (14) der Schiene in Kontakt gebracht wird.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei die Magnetschienenbremse (40, 50) so betätigt wird, dass im Wesentlichen keine Verzögerung des Schienenfahrzeugs erfolgt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei zur Konditionierung an mindestens einem Rad (16, 18) des Schienenfahrzeugs ein Radschlupf eingestellt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei das mindestens eine Rad (16, 18) mindestens das letzte Rad (18) des Schienenfahrzeugs ist.
Verfahren gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei der Radschlupf des mindestens einen letzten Rades (18) durch - ein Bremsmoment, oder - ein Antriebsmoment an diesem Rad vorgenommen wird.
Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei das Bremsmoment während - eines Bremsvorgangs, und/oder - der Fahrt aufgeprägt wird, und/oder das Antriebsmoment während der Fahrt aufgeprägt wird.
Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei zur Konditionierung mindestens eine Konditioniervorrichtung (70) im oder am Schienenfahrzeug aktiviert wird, wobei wenigstens ein Konditionierelement (78) der Konditioniervorrichtung (70) mit der Lauffläche (14) der Schiene in Kontakt gebracht wird, wobei die Lauffläche (14) von mindestens einem - flüssigen, und/oder - festen, und/oder - anhaftenden, und/oder - losen Belag befreit wird.
Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Konditionierung durch ein Auslösesignal gestartet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei das Auslösesignal an eine Aktivierung eines Gleitschutz- und/oder Schleuderschutzsystems des Schienenfahrzeugs gekoppelt ist.
Verfahren gemäß Anspruch 13 oder 14, wobei das Auslösesignal an die Erkennung eines zu geringen Kraftschlussvermögens auf der Schiene, und/oder an eine Eingabe eines Anwenders, und/oder an einen Steuerbefehl einer externen Einrichtung gekoppelt ist.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15 wobei die Vorrichtung in oder an einem Schienenfahrzeug vorgesehen ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 16, zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 4 bis 15, wobei die Vorrichtung geeignete Schnittstellen aufweist, um mindestens eine Aufbringungsanlage (20, 30) für eine Menge eines Streumittels und/oder eines festen und/oder eines pastösen Mittels und/oder eines flüssigen Mittels und/oder eine Sandungsanlage (20, 30) des Schienenfahrzeugs zur Platzierung einer Menge des Mittels und/oder einer Sandmenge auf der Lauffläche (14) der Schiene anzusteuern.
Vorrichtung gemäß Anspruch 16 oder 17, zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 6 bis 15, wobei die Vorrichtung geeignete Schnittstellen aufweist, um mindestens eine Magnetschienenbremse (40, 50) des Schienenfahrzeugs anzusteuern.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 16 bis 18, zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 8 bis 15, wobei die Vorrichtung geeignete Schnittstellen aufweist, um mindestens eine Bremse (64) und/oder mindestens einen Motor (66) an mindestens einem Rad (16, 18) des Schienenfahrzeugs anzusteuern.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 16 bis 19, zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei die Vorrichtung mindestens ein Konditionierelement (78) aufweist, welches geeignet ausgebildet ist, um auf die Lauffläche (14) der Schiene abgesenkt zu werden, wobei das abgesenkte Konditionierelement (78) mit der Lauffläche (14) der Schiene in Kontakt tritt, wobei das abgesenkte Konditionierelement (78) im Wesentlichen geeignet ausgebildet ist, um die Schiene von mindestens einem - flüssigen, und/oder - festen, und/oder - anhaftenden, und/oder - losen Belag zu befreien.
Vorrichtung gemäß Anspruch 20, wobei das abgesenkte Konditionierelement (78) eine abgeschrägte Fläche in Fahrtrichtung, und/oder eine Unterseite aufweist, die geeignet ausgebildet sind, um Belag von der Lauffläche (14) der Schiene zu entfernen.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 16 bis 21, zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei die Vorrichtung geeignete Schnittstellen aufweist, um - eine Information zur Aktivierung eines Gleitschutzsystems des Schienenfahrzeugs, und/oder - eine Information über ein geringes Kraftschlussvermögen auf der Schiene, und/oder - eine Eingabe eines Fahrzeugführers, und/oder - einen Steuerbefehl einer wegseitigen Einrichtung zu erhalten, wobei die Vorrichtung dazu ausgestaltet ist, auf Basis dieser Informationen ein Auslösesignal zu generieren, wobei die Konditionierung durch dieses Auslösesignal gestartet wird.
Schienenfahrzeug zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, aufweisend mindestens eine Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 16 bis 22.
Schienenfahrzeug gemäß Anspruch 23, aufweisend - mindestens eine Aufbringungsanlage (20, 30) für eine Menge eines Streumittels und/oder eines festen und/oder eines pastösen Mittels und/oder eines flüssigen Mittels und/oder mindestens eine Sandungsanlage (20, 30), welche so am Schienenfahrzeug positioniert ist, dass das Mittel und/oder der Sand derart auf der Lauffläche (14) der Schiene platziert werden können, um eine Konditionierung der Lauffläche (14) der Schiene für ein nachfolgendes Schienenfahrzeug zu ermöglichen, und/oder - mindestens eine Magnetschienenbremse (40, 50), welche so am Schienenfahrzeug positioniert ist, dass eine Konditionierung der Lauffläche (14) der Schiene für ein nachfolgendes Schienenfahrzeug möglich ist.
Computerprogrammprodukt mit auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichertem Programmcode, der wenn er auf einer Datenverarbeitungseinheit ausgeführt wird, diese zur Durchführung des Verfahrens gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 15 veranlasst.