DE102018009589B3 - Kupplungsunterstützungsvorrichtung zum An-und Abkuppeln von Schienenfahrzeugen während der Fahrt - Google Patents

Kupplungsunterstützungsvorrichtung zum An-und Abkuppeln von Schienenfahrzeugen während der Fahrt Download PDF

Info

Publication number
DE102018009589B3
DE102018009589B3 DE102018009589.5A DE102018009589A DE102018009589B3 DE 102018009589 B3 DE102018009589 B3 DE 102018009589B3 DE 102018009589 A DE102018009589 A DE 102018009589A DE 102018009589 B3 DE102018009589 B3 DE 102018009589B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
rail vehicles
clutch
vehicle
air
coupling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102018009589.5A
Other languages
English (en)
Inventor
Patentinhaber gleich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE102018009589.5A priority Critical patent/DE102018009589B3/de
Priority to CH01518/19A priority patent/CH715644B1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102018009589B3 publication Critical patent/DE102018009589B3/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61KAUXILIARY EQUIPMENT SPECIALLY ADAPTED FOR RAILWAYS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B61K1/00Transferring passengers, articles, or freight to and from moving trains; Slipping or coupling vehicles from or to moving trains
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61FRAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F19/00Wheel guards; Bumpers; Obstruction removers or the like
    • B61F19/04Bumpers or like collision guards
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61GCOUPLINGS; DRAUGHT AND BUFFING APPLIANCES
    • B61G5/00Couplings for special purposes not otherwise provided for

Abstract

Die Erfindung, welche als Kupplungsunterstützungsvorrichtung bezeichnet wird, ist eine Vorrichtung, die es ermöglicht Schienenfahrzeuge während der Fahrt zu kuppeln und zu trennen, wenn beide Schienenfahrzeuge über dieses System verfügen.Dabei ermöglicht die Erfindung die Funktionen der aktiven Aufprallkompensation bei der Näherung der Schienenfahrzeuge, sowie das Zusammenhalten, Stabilisieren und Heranführen der Schienenfahrzeuge während des An- und Abkupplungsvorgangs mit einer konventionellen automatischen Kupplung.Hierbei werden üblicherweise zwei gleiche Module pro Fahrzeugstirnfront verbaut. Üblicherweise befindet sich eines auf der Fahrzeugstirnseite rechts und eines auf der Fahrzeugstirnseite links. In der Mitte befindet sich eine konventionelle automatische Kupplung.

Description

  • Thema, Umfeld
  • Es gibt sehr viele Linienführungen, bei diesen Schienenfahrzeuge von unterschiedlichen Startbahnhöfen zuerst auf einer eigenen Nebenstrecke unterwegs sind und dann auf einer Hauptstrecke zu einem Zielbahnhof fahren. Auf Hauptstrecken, welche von Grund auf deutlich stärker ausgelastet sind, entstehen dadurch Kapazitätsprobleme. Diese Kapazitätsprobleme verstärken sich insbesondere bei einem Taktfahrplan, da dieser es verlangt, dass die Schienenfahrzeuge fast alle zur gleichen Zeit am Knotenbahnhof sind.
  • Stand der Technik
  • Der heutige Stand lässt für die Betriebsführung des Schienenverkehrs jedoch nur drei Varianten zu:
    1. 1. Viele kurze Schienenfahrzeuge, welche von Nebenstrecken kommen, fahren in sehr kurzen Blockabständen direkt hintereinanderher und reduzieren dadurch die Streckenkapazität deutlich. Durch diese vielen kurzen Schienenfahrzeuge der Nebenstrecken reduziert sich die mögliche Fahrgastanzahl pro Stunde auf einer Strecke.
    2. 2. Um die Ausnutzung der Hauptstrecken zu erhöhen enden dadurch häufig die Schienenfahrzeuge an einem Kreuzungsbahnhof zur Hauptstrecke, sodass der Fahrgast umsteigen muss. Dies erhöht wiederum die Reisezeit und macht das Verkehrsmittel Bahn für den Kunden unattraktiver.
    3. 3. Um den Umsteigeprozess zu vermeiden, werden zunehmend Schienenfahrzeuge aus verschiedenen Richtungen, welche einen Teil der Strecke gemeinsam fahren, an Kreuzungsbahnhöfen angekuppelt und abgekuppelt, was als Flügeln bezeichnet wird. Dies verursacht jedoch zwangsläufig einen Halt und erhöht, im Vergleich zu durchfahrenden Zügen, die Reisezeit.
  • Dadurch wird immer wieder darüber nachgedacht, Züge während der Fahrt zu Flügeln. Die heutigen Kupplungssysteme sind jedoch nicht dafür geeignet, bei den betrieblich erforderlichen Reisegeschwindigkeiten, Schienenfahrzeuge miteinander zu verbinden. Lediglich besteht mit den bisherigen Systemen die Möglichkeit, Schienenfahrzeuge beispielsweise bei Rangierfahrten, bei einem Schiebebetrieb oder bei Bremsproben zu stoßen oder abzustoßen aber nicht an- oder abzukuppeln.
    Daher werden momentan Systeme entwickelt, welche es ermöglichen sollen, dass Schienenfahrzeuge in extrem kurzen Abständen hintereinander herfahren und quasi durch Funk gekuppelt sind. Je nach Entwicklungsansatz sollen die Abstände zwischen den Schienenfahrzeugen dabei bis auf wenige Zentimeter reduziert werden.
  • Kritik am Stand der Technik
  • Das Hintereinanderfahren von Schienenfahrzeugen in kurzen Abständen bringt jedoch mehrere Nachteile mit sich. Größere Kupplungs- und Fahrzeugabstände sind aerodynamisch sehr ungeschickt und erhöhen den Luftwiderstand und Energiebedarf. Wenn die hintereinanderfahrenden Schienenfahrzeuge jedoch sehr kurze Abstände haben, besteht eine stetige Kollisionsgefahr. Denn schon heute ist es bei Schienenfahrzeugen mit fest gekoppelten Traktionseinheiten, insbesondere bei schwierigen Topographien und schlechten Rad-Schiene-Reibschlusswerten ein großes Problem, die Zugkraft der einzelnen Traktionseinheiten so zu regeln, dass durch unerwartete Zugkrafteinbrüche keine Kräfte in Längsrichtung entstehen. Dies begründet sich daraus, dass Rad-Schiene-Reibschlusseinbrüche, für die in Fahrtrichtung erste Traktionseinheit, nicht vorhersehbar sind. Genau diese Geschwindigkeitsunterschiede und die daraus resultierenden unvorhersehbaren Kräfte verhindern bei Systemen, welche dem heutigen Stand der Technik entsprechen, einen Kupplungsvorgang während der Fahrt.
  • Weiterhin Züge mit gleichem Ziel in kurzen Blockabständen hintereinander fahren zu lassen, ist jedoch aus Kapazitätsgründen nicht vertretbar, da viele Hauptlinien nur sehr aufwendig hinsichtlich ihrer Kapazität erweitert werden können. Den Fahrgast umsteigen lassen, ist aus Reisezeit und Komfortgründen unattraktiv. Das Kuppeln am Kreuzungsbahnhof verursacht ebenfalls eine längere Reisezeit, im Vergleich zu durchfahrenden Zügen. Da Reisezeitreduktionen im Minutenbereich anderweitig mit Millioneninvestitionen erkauft werden, macht es Sinn ein Kuppeln während der Fahrt zu ermöglichen.
  • Auch die Schriften DE 10 2007 050 937 B4 , DE 25 24 660 A1 , DE 14 55 209 A und AT 316 638 B lösen diese Problematik nicht.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist daher, den Stand der Technik zu verbessern, indem die Erfindung eine neuartige Vorrichtung darstellt, welche es ermöglicht, während der Fahrt, bei betrieblich nutzbaren Fahrgeschwindigkeiten, Schienenfahrzeuge miteinander zu verbinden und voneinander zu trennen.
  • Patentbeschreibung
  • Die Erfindung ist eine Vorrichtung, die es ermöglicht Schienenfahrzeuge während der Fahrt zu kuppeln und zu trennen, wenn beide Schienenfahrzeuge über dieses System verfügen. Sie wird im Folgenden auch als Kupplungsunterstützungsvorrichtung bezeichnet.
    Dabei ermöglicht die Erfindung die Funktionen der aktiven Aufprallkompensation bei der Näherung der Schienenfahrzeuge, sowie das Zusammenhalten, Stabilisieren und Heranführen der Schienenfahrzeuge während des Ankupplungs- und Abkupplungsvorgangs. Hierbei werden üblicherweise zwei gleiche Module pro Fahrzeugstirnfront verbaut. Üblicherweise befindet sich eines auf der Fahrzeugstirnseite rechts und eines auf der Fahrzeugstirnseite links. In der Mitte befindet sich eine konventionelle automatische Kupplung. Selbstverständlich sind aber auch andere Anordnungen möglich.
  • Um die Kräfte während des Zusammenfahrens zu kompensieren, besteht die Kupplungsunterstützungsvorrichtung aus ausgeprägten Feder-Dämpferelementen. Das Feder-Dämpfer-System ist hierbei als Hybrid aus Luftpolstern, Schraubenfedern und Fluiddämpfern ausgelegt, welches eingezogen werden kann. Zusätzlich verfügt diese Konstruktion an ihrer Stirnseite über Elektromagnete.
  • Mit den Elektromagneten lässt sich durch ein gegenpoliges Magnetfeld ein mechanischer Aufschlag zwischen den beiden Schienenfahrzeugen stark dämpfen und in den meisten Fällen sogar verhindern. Dieses gegenpolige Feld liegt während des Heranfahrens an. Wenn die Fahrzeuge aneinander herangefahren sind, wird das Magnetfeld umgepolt, damit die Magnete beider Triebfahrzeuge während des Kupplungsvorgangs die Schienenfahrzeuge zusammenhalten. Die Elektromagnete werden mit einer Gleichspannung versorgt, welche von einem eigenen Stromrichter erzeugt wird. Dadurch lässt sich der Strom durch die Elektromagnete und somit die Feldstärke genau einstellen. Die Elektromagnete befinden sich an der vordersten Frontseite und sind somit an der fahrzeugabgewandten Seite der Luftpolster angebracht.
  • Die Luftpolster werden mit Druckluft von einem eigenen Kompressor und/oder durch die Druckluftspeisung des Schienenfahrzeugs versorgt. Zusätzlich kann optional komprimierte Luft für die Luftpolster in einem Ausgleichsbehälter gespeichert werden. Eingestellt werden die Polster dynamisch während des Betriebes durch verstellbare Blenden und Ventile. Mindestens ein Ventil und eine verstellbare Blende dient zur Regelung der Druckluftspeisung. Mindestens ein weiteres Ventil und eine verstellbare Blende regelt die Luftentweichung. Die Ventile für beide Funktionen sind komplett schließbar. Der zusätzliche Luftbehälter verfügt über einen regelbaren Druckluftspeiseeingang, ein Ventil zum Entleeren und ein Übergangsventil mit einstellbarer Blende zum Luftpolster.
  • Die Ventile und Blenden werden zum Einen durch Druckluftsensoren geregelt und zum Anderen durch eine Distanzmessvorrichtung im Luftpolster. Mindestens ein Druckluftsensor befindet sich im Luftpolster zur Messung des Innendruckes, ein weiterer befindet sich außerhalb des Luftpolsters zur Messung des Umgebungsdruckes, mindestens einer misst den Druckluftspeiseleitungsdruck und mindestens einer misst den Innendruck im Ausgleichsbehälter. Die Abstandsmessung zur Erfassung der Längsausdehnung des Luftpolsters wird bevorzugt durch ein Radar innerhalb des Luftpolsters implementiert.
  • Weiter befindet sich im Luftpolster noch mindestens eine Schraubenfeder, damit geschwindigkeitsabhängig größere Federkräfte realisierbar sind. Diese Schraubenfedern lassen sich durch einen Seilzug zum Fahrzeug ziehen, sodass ihre Federkraft als optionale Zusatzkraft zugeschaltet werden kann. Zusätzlich ermöglichen sie im halbeingefahrenen Zustand eine wegabhängige Federkennlinie.
  • Zusätzlich befindet sich im Luftpolster eine Tragkonstruktion. Optional kann an diese Tragkonstruktion mindestens ein regelbarer Fluiddämpfer, um den Aufprall zu dämpfen und während des anschließenden Kupplungsprozesses Längsschwingungen zwischen den Fahrzeugen zu dämpfen, eingebaut werden.
  • Seitlich ist das Luftpolster als geführter Faltenbalg ausgeführt, damit es in Längsrichtung angepasst werden kann. Dabei ist das Polymer des Luftpolsters teilweise mit der Tragkonstruktion verbunden um eine Formstabilität zu gewährleisten. Zusammenfalten lässt sich das Luftpolster mit einem Seilzug. Dadurch ist ein Einziehen und Ausfahren des Luftpolsters möglich. Die Expansion des Luftpolsters ergibt sich durch den Luftdruck.
  • Gesteuert wird der Kupplungs- und Entkupplungsvorgang mit Abstandssensoren an beiden Schienenfahrzeugen und einem Kommunikationsinterface. Dabei lässt sich der Abstand zwischen den Schienenfahrzeugen aus einer Radarmessung und/oder Ultraschallabstandsensoren und/oder einer Laserabstandsmessung ermitteln. Zusätzlich befinden sich zur diversitären Redundanz des Messsystems an jedem Fahrzeug Magnetfeldsensoren, welche anhand des Magnetfelds des anderen Schienenfahrzeuges dessen Abstand ermitteln und kontrollieren können, ob auch das andere Schienenfahrzeug für das Zusammenfahren ein gegenpoliges Magnetfeld anliegen hat. Zusätzlich wird zur Ermittlung und Kompensation von Längsschwingungen zwischen den Schienenfahrzeugen auf Beschleunigungssensoren zurückgegriffen.
  • Zur Ermittlung der Drehgestellauslenkung in Kurven befinden sich an den Drehgestellen beider Schienenfahrzeuge induktive Winkelsensoren. Anhand dieser Sensoren kann der Kupplungsvorgang auch in Kurven stattfinden. So wird in Abhängigkeit der Streckentopographie die Steifigkeit der Vorrichtungen angepasst und auch ein Druckluftverbindungsventil mit dessen Blende gesteuert.
  • Die Steuerung der Vorrichtung basiert zusätzlich auf einem Kommunikationsinterface, welches einen Informationsaustausch zwischen den beiden Schienenfahrzeugen ermöglicht. Grundsätzlich sind beide Fahrzeuge in der Lage den Prozess zu steuern, betrieblich wird aber immer nur eines zur Steuerung eingesetzt, sodass das andere Fahrzeug eine Redundanz darstellt.
  • Diese hier beschriebene Erfindung stellt eine Vorrichtung dar, welche hinsichtlich seiner Dimensionierung und Funktion so ausgelegt ist, damit Schienenfahrzeuge mit einer konventionellen automatischen Kupplung während der Fahrt verbunden und wieder getrennt werden können. Dazu wird im Folgenden der funktionale Ablauf dieser Kupplungsunterstützungsvorrichtung in den einzelnen betrieblichen Phasen beschrieben:
    1. 1. Heranfahrphase: Beide Fahrzeuge fahren hintereinander her, kommunizieren über das Kommunikationsinterface und nähern sich durch eine Geschwindigkeitsdifferenz an. Wenn der Abstand entsprechend gering ist, werden die Luftpolster vollkommen ausgefahren und ein abstoßendes Magnetfeld aktiviert.
    2. 2. Annäherungsphase: Vor der Berührung der Schienenfahrzeuge wird die Geschwindigkeit beider Schienenfahrzeuge mit den Abstands- und/oder Magnetsensoren geregelt und der Abstand reduziert, bis beide Schienenfahrzeuge aneinander herangefahren sind und dann mit identischer Geschwindigkeit fahren. Zusätzlich kontrollieren die Magnetsensoren, ob das andere Schienenfahrzeug auch ein gegenpoliges Magnetfeld hat.
    3. 3. Fixierungsphase: Wenn beide Schienenfahrzeuge aneinander herangefahren sind, wird das abstoßende Magnetfeld in einem der beiden Schienenfahrzeuge invertiert, sodass eine Berührung zwischen den Schienenfahrzeugen möglich ist und beide Schienenfahrzeuge mit den Magneten aneinander gehalten werden. Durch die Magnete liegen Nenn-Haltekräfte > 100 kN vor, was in Kombination mit den Traktionskräften ausreichend ist (je nach Magnetgröße und Modulanzahl sind Kräfte > 400 kN erreichbar).
    4. 4. Längsschwingungskompensationsphase: Nach der Aktivierung des magnetischen Zusammenhaltens findet mittels Beschleunigungssensoren eine Kontrolle statt, ob Längsschwingungen vorhanden sind. Wenn ja, regeln die Beschleunigungssensoren zum einen die Traktion der Schienenfahrzeuge um die Längsschwingungen zu unterbinden. Zum Anderen regeln sie, zeitlich abgestimmt, die Ventilöffnungen der Luftpolster. So wird zeitabhängig Luft an die Umgebung abgelassen und ebenfalls zeitabhängig das Luftpolster mit Luft aus der Druckluftspeiseleitung und/oder dem Kompressor und/oder dem Ausgleichsbehälter gespeist. Durch dieses Vorgehen ist es möglich, Längsschwingungen zwischen Schienenfahrzeugen aktiv zu dämpfen und abzubauen. Mit zunehmender Zeit werden die Blendenöffnungen im Fluiddämpfer und im Luftpolster reduziert, damit die Schienenfahrzeuge schwingungsfrei gehalten werden.
    5. 5. Kupplungsphase: Mit diesem relativ starren System kann der eigentliche Kupplungsprozess der automatischen Kupplung eingeleitet werden. Mittels Seilen, die mit Elektromotoren aufgerollt werden, werden die Federn und die Luftpolster jeweils in Fahrzeugrichtung gezogen. Dieser Prozess wird mit den Abstandssensoren zusätzlich überwacht. Dabei werden die Blenden und/oder Ventile in den Dämpfern minimal geöffnet, um die gegen die Seile wirkende Kraft, nicht ansteigen zu lassen. Langsam nähern sich die beiden automatischen Kupplungen und rasten ineinander ein.
    6. 6. Abschlussphase: Wenn die automatischen Kupplungen verbunden sind, werden die Magnete dieser Kupplungsunterstützungsvorrichtung abgeschaltet, die Blenden der Dämpfer komplett geöffnet und die gesamte Vorrichtung mit den Seilen direkt an das Schienenfahrzeug herangefahren bzw. eingezogen. Anschließend werden die Seile, welche die Vorrichtung heranziehen, fixiert.
  • Der Abkupplungsprozess läuft mit der Kupplungsunterstützungsvorrichtung ähnlich ab:
    1. 1. Initialisierungsphase: Die Kupplungsunterstützungsvorrichtung wird ausgefahren, indem Luft von der Druckluftspeiseleitung und/oder dem Kompressor und/oder dem Ausgleichsbehälter bezogen wird um damit das Luftpolster aufzublasen. Dabei wird die Fixierung der Seile gelöst und das Seil dosiert abgerollt.
    2. 2. Fixierungsphase: Ab dem Berührungszeitpunkt, der Elektromagnete beider Fahrzeuge werden die Elektromagnete aktiviert, sodass diese die Schienenfahrzeuge fixieren.
    3. 3. Abkupplungsphase: Genau abgestimmt mit der Vergrößerung der Kupplungsunterstützungsvorrichtung, wird die mechanische automatische Kupplung geöffnet. Durch das weitere Aufblasen der Luftpolster vergrößert sich der Abstand auf das Maximum der Kupplungsunterstützungsvorrichtung.
    4. 4. Trennphase: Die Magnetkraft einer der beiden Schienenfahrzeuge wird langsam invertiert, sodass sich die magnetische Haftung löst, damit sich die Elektromagnete abstoßen und durch die Magnetkraft eine Dämpfung möglicher Aufschläge erzielt werden kann.
    5. 5. Auseinanderfahrphase: Jetzt können die Schienenfahrzeuge durch unterschiedliche Geschwindigkeiten ihren Abstand vergrößern und alleine weiter fahren. Abschließend wird die gesamte Kupplungsunterstützungsvorrichtung wieder eingefahren und fixiert.
  • Selbstverständlich wird der Prozess, bei dem sich die Schienenfahrzeuge nähern und voneinander entfernen, durch die Traktionskräfte der Schienenfahrzeuge unterstützt.
  • Diese Erfindung ermöglicht es, mit einer konventionellen automatischen Kupplung während der Fahrt zu kuppeln. Dabei ist diese Erfindung weder mit einer automatischen Kupplung oder mit einem Puffer gleichzustellen. Die in der Erfindung beschriebene Vorrichtung dient dazu den Kupplungsprozess bei betrieblich nutzbaren Geschwindigkeiten zu ermöglichen und zu unterstützen, indem sie eine aktive Aufprallkompensation bei der Näherung der Schienenfahrzeuge, sowie das Zusammenhalten, Stabilisieren und Heranführen der Schienenfahrzeuge während des Kupplungsvorgangs und Abkupplungsvorgangs ermöglicht. Zusätzlich werden Längsschwingungen zwischen den Schienenfahrzeugen aktiv abgebaut. Wenn kein Kupplungsprozess oder Abkupplungsprozess stattfindet, ist die Vorrichtung inaktiv.
  • Die Verbesserung des betrieblichen Ablaufs, die Fahrzeitersparnis und Reiseattraktivitätserhöhung ist erheblich, wenn Schienenfahrzeuge während der Fahrt miteinander angekuppelt und abgekuppelt werden können. Dadurch ist mit deutlichen Fahrgastzunahmen zu rechnen, was eine Produktivitäts- und Ertragssteigerung für Bahnunternehmen ermöglicht.
  • Ein Beispiel für eine Lösungsvariante, der Patentansprüche dieser Erfindung, wird in den 1 bis 3 skizziert. Die Gesamteinbausituation ist anhand der 1 und 2 zu erkennen. Die 3 beschreibt die Kupplungsunterstützungsvorrichtung im Detail.
  • Die 1 stellt eine Seitenansicht der Gesamtsituation eines Schienenfahrzeuges dar. Dabei ist das Schienenfahrzeug (102) zu erkennen und die Position der Kupplungsunterstützungsvorrichtung (101). Diese Kupplungsunterstützungsvorrichtung lässt sich in den Bereich (103) einfahren. Weiter wird deutlich, dass sich die Sensorik zur Abstandsermittlung (105) neben dem Magnetfeldsensor (104) an der Fahrzeugstirnseite befindet. Weiter wurde in diese Darstellung das Kommunikationsinterface (108), der Sensor zum Messen des Umgebungsdruckes (108), der Sensor zum Messen der Drehgestellauslenkung (106), sowie die Steuereinheit (109) eingezeichnet.
  • Die 2 stellt eine Draufsicht des Schienenfahrzeugs (202) dar. Dabei wird deutlich, dass sich die Kupplungsunterstützungsvorrichtungen (201) beidseitig der automatischen Kupplung (204) befinden. Es wird ebenfalls deutlich, dass die Kupplungsunterstützungsvorrichtungen in die Bereiche (203) eingefahren werden können. Weiter sind die Ausgleichsbehälter (205) angedeutet, sowie die Verrohrung (206), (208) und (211) mit den Ventilen und Blenden (207), (209) und (210). Hierbei sind die Ventile und Blenden als ein Gemeinschaftselement dargestellt, um die Übersichtlichkeit der Darstellung zu bewahren.
  • Die 3 stellt eine Seitenansicht der eigentlichen Kupplungsunterstützungsvorrichtung dar. Dabei sind einige Elemente nur angedeutet und kommen im Modul teilweise in anderer Anzahl, Form und anderen Positionen zum Einsatz, da es sich hierbei nur um eine Lösungsvariante handelt. Die Kupplungsunterstützungsvorrichtung wird aus einem Luftpolster (301), welcher aus einem Polymer hergestellt ist, geformt. Dabei ist das Polymer als gestützter Faltenbalg ausgeführt, damit die Vorrichtung definiert eingefahren werden kann. Der Innenbereich (302) der Kupplungsunterstützungsvorrichtung (301) ist mit Druckluft gefüllt. Das Fahrzeug, an dem die Kupplungsunterstützungsvorrichtung angebaut ist, befindet sich in der Zeichnung auf der rechten Seite. Die Elektromagneten (303) befinden sich zur Funktionsausübung auf der fahrzeugabgewandten Seite. Die Elektromagneten (303) werden über die Leitung (313) vom Stromrichter (314) versorgt. Zusätzlich befindet sich zwischen den Polen des Elektromagneten (303) optional eine einziehbare Zusatzlufttasche (305) zur Kollsionsfolgenreduktion, falls die Magneten ausfallen sollten. Diese wird über die angedeutete Leitung (306) gespeist. Zur Entlüftung des eigentlichen Luftpolsters (302) dient der Anschluss (315), zur Speisung dient das Rohr (316) und zum Ausgleich zu anderen Behältern das Rohr (317). Zur druckunabhängigen Erhaltung der Formstabilität dient die Tragkonstruktion (304). An der Tragkonstruktion befinden sich die Fluid-Dämpferelemente (307), welche über die Leitung (308) gesteuert werden. Zum Einziehen der Vorrichtung dienen Seile (309), welche durch motorbetriebene Rollen (310), eingezogen werden. Die zusätzliche Federkraft wird durch Schraubenfedern (311) erzeugt, welche sich ebenfalls mit einem Seil und einer Rolle (312) einziehen lassen. Zur Steuerung der Kupplungsunterstützungsvorrichtung dienen die Drucksensoren (318), die Abstandsmessung (319), der Beschleunigungssensor an der Fahrzeugseite (320) und der Beschleunigungssensor (321) bei dem Elektromagneten.
  • Bezugszeichenliste
  • Bezugszeichnungsliste zu 1
  • 101:
    Kupplungsunterstützungsvorrichtung
    102 :
    Schienenfahrzeug
    103 :
    Einzugsraum für die Kupplungsunterstützungsvorrichtung
    104 :
    Sensor für die Magnetfeldmessung
    105 :
    Sensor für die Abstandsmessung
    106 :
    Winkelsensor zur Ermittlung der Drehgestellauslenkung
    107 :
    Druckluftsensor zur Ermittlung des Umgebungsdruckes
    108 :
    Kommunikationsinterface
    109 :
    Steuereinheit
  • Bezugszeichnungsliste zu 2
  • 201 :
    Kupplungsunterstützungsvorrichtung
    202 :
    Schienenfahrzeug
    203 :
    Einzugsraum für die Kupplungsunterstützungsvorrichtung
    204 :
    konventionelle automatische Kupplung (bevorzugt einfahrbar)
    205 :
    Druckluft-Ausgleichsbehälter
    206 :
    Leitungen zu den Druckluft-Ausgleichsbehältern
    207 :
    Ventile und Blenden zur Ansteuerung der Druckluft-Ausgleichsbehältern
    208 :
    Ausgleichsleitung zwischen den Luftpolstern der Kupplungsunterstützungsvorrichtung
    209 :
    Ventile und Blenden zur Regelung der Ausgleichsleitung zwischen den Luftpolstern
    210 :
    Ventile und Blenden zur Regelung der Druckluftspeisung
    211 :
    Druckluftspeisung
  • Bezugszeichnungsliste zu 3
  • 301 :
    Luftpolster aus einem Polymer (als Faltenbalg ausgeführt)
    302 :
    Innenbereich des Luftpolsters
    303 :
    Elektromagnet
    304 :
    Andeutung der Tragkonstruktion
    305 :
    Optionale einziehbare Zusatzlufttasche zur Kollsionsfolgenreduktion
    306 :
    Andeutung der Speiseleitung für die Zusatzlufttasche
    307 :
    Andeutung eines der Dämpferelemente
    308 :
    Andeutung der Dämpferelement-Steuerleitung
    309 :
    Andeutung eines der Seile um die Vorrichtung einzuziehen
    310 :
    Rolle zum Einziehen eine Seiles
    311 :
    Schraubenfeder mit Seil zum Einziehen
    312 :
    Rolle zum Einziehen der Feder
    313 :
    Spannungsversorgung für den Elektromagneten
    314 :
    Stromrichter mit Gleichrichter und Glättungsdrossel zur Ansteuerung des Elektromagneten
    315 :
    Entlüftungsleitung und Ventil mit Blende zum Ablassen von Luft aus dem Behälter
    316 :
    Druckluftspeiseeingang
    317 :
    Druckluftausgleichsleitung zu weiteren Modulen
    318 :
    Drucksensor zur Messung des Innendrucks im Luftpolster
    319 :
    Sensor für die Abstandsmessung
    320 :
    Beschleunigungssensor fahrzeugseitig
    321 :
    Beschleunigungssensor frontseitig der Kupplungsunterstützungsvorrichtung

Claims (9)

  1. Die Kupplungsunterstützungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie ein An- und Abkuppeln von Schienenfahrzeugen während der Fahrt ermöglicht und als Kombination aus einem regelbaren sowie ein- und/oder ausziehbaren Luftpolster kombiniert mit regelbaren Feder-Dämpfer-Elementen kombiniert mit stirnseitigen regelbaren Elektromagneten konstruiert ist und durch Abstandssensoren, Sensoren zur Feder-Dämpfer-Zustandsermittlung sowie Magnetsensoren gesteuert wird und ein Annähern und Heranfahren zweier Schienenfahrzeuge während der Fahrt ermöglicht, indem beide Schienenfahrzeuge mit den Elektromagneten ein abstoßendes Magnetfeld erzeugen, welches in Kombination mit dem Luftpolster und den Feder-Dämpfer-Elementen die entstehenden Längsaufschlagskräfte gezielt abfedern, sodass zwei Schienenfahrzeuge bei üblichen Reisegeschwindigkeiten aneinander heran fahren können und anschließend durch eine Änderung der Elektromagnetpolarisierung beide Schienenfahrzeuge mit den Elektromagneten zusammenhält, sodass durch ein gesteuertes Einfahren der Vorrichtung der Kupplungsvorgang für eine automatische Kupplung geschützt von äußeren Längskräften ermöglicht wird um zwei Schienenfahrzeuge während der Fahrt mit üblichen Reisegeschwindigkeiten zusammenzukuppeln und im Anschluss an den Kupplungsvorgang die Elektromagnete deaktiviert und die gesamte Vorrichtung einzieht.
  2. Die Kupplungsunterstützungsvorrichtung nach Patentanspruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass sie auch während der Fahrt einen Abkupplungsvorgang ermöglicht, indem die Vorrichtung, unter Beachtung der Sensordaten, ausgefahren wird und ab dem Zeitpunkt, bei dem sich die Kupplungsunterstützungsvorrichtung beider Schienenfahrzeuge berühren, die Elektromagnete aktiviert werden, sodass die Elektromagnete beider Fahrzeuge fixieren und durch ein weiteres sensorgestütztes Ausfahren beider Vorrichtungen der Endkupplungsvorgang stattfindet, sodass die automatische Kupplung beider Schienenfahrzeuge, ohne von äußeren Kräften beeinflusst zu werden, getrennt werden und durch ein weiteres sensorgestütztes Ausfahren beider Vorrichtungen ein Abstand zwischen den Schienenfahrzeugen hergestellt wird, sodass beim Erreichen des maximalen Ausfahrzustandes die Magnetpolarisierung gewechselt wird um die Schienenfahrzeuge auseinanderzuhalten, sodass sich die Schienenfahrzeuge durch verschiedene Geschwindigkeiten voneinander trennen und im Anschluss die Kupplungsunterstützungsvorrichtung eingezogen werden kann.
  3. Die Kupplungsunterstützungsvorrichtung nach Patentanspruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Modul um ein längsseitig ein- und ausfahrbares Luftpolster handelt, welches mit Druckluft gespeist wird und stirnseitig über Elektromagnete verfügt und zur Formstabilität eine faltbare Tragkonstruktion beinhalten kann und über Komponenten zum aktiven Zusammenziehen der Vorrichtung verfügt, welche aus mindestens einem Seilzug implementiert ist und über Luftdrucksensoren verfügen kann und über eine interne Radarabstandsmessung verfügen kann, um die Längsabmessungen des Luftpolsters zu messen und über Beschleunigungssensoren verfügen kann, um Schwingungszustände zu messen und über Ventilen und Blenden verfügt, damit die Luftabgangs- sowie die Luftspeiseleitungen gesteuert werden kann, sodass es hinsichtlich der Längsabmessungen, sowie der Längssteifigkeit genau eingestellt werden kann um die gewünschten Eigenschaften zu erfüllen und entweder als ein zusammenhängendes Luftpolster oder aus mehreren Teilluftpolstern gefertigt sein kann.
  4. Die Kupplungsunterstützungsvorrichtung nach Patentanspruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass an der fahrzeugabgewandten Seite des Luftpolsters mindestens ein Elektromagnet installiert ist, welcher sich über einen Stromrichter steuern lässt und in Kombination mit einem anderen Schienenfahrzeug, welches ebenfalls diese Kupplungsunterstützungsvorrichtung besitzt, ein anziehendes und abstoßendes Magnetfeld erzeugen kann, um entweder die Schienenfahrzeuge zusammenzuhalten oder voneinander geringfügig fernzuhalten um ein mechanisches Aufschlagen zu verhindern.
  5. Die Kupplungsunterstützungsvorrichtung nach Patentanspruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung des Prozesses von einer Steuereinheit, welche sich auf einem der beiden Fahrzeuge befindet, durchgeführt wird und Informationen des anderen Fahrzeuges durch ein Funkkommunikationsinterface erhält, sowie auf fahrzeugspezifischen Daten beider Fahrzeuge zugreift und auf die Signale der kupplungsunterstützungsvorrichtungsmodulinternen Sensoren zugreift und auf die Signale der fahrzeugfrontseitigen Distanzsensoren, welche als Radar ausgeführt sind zugreift und optional auf Magnetfeldsensoren zugreift, um anhand der gesamten Daten den Fahrzeugabstand, sowie die Ausfahrweite der Kupplungsunterstützungsvorrichtung mit den modulspezifischen Aktoren und schienenfahrzeugseitigen Traktionskomponenten zu steuern.
  6. Die Kupplungsunterstützungsvorrichtung nach Patentanspruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Luftpolsters regelbare Dämpferelemente, welche als Fluiddämpfer ausgeführt werden, installiert sein können und innerhalb des Luftpolsters manipulierbare Federn installiert sein können, welche sich mit Seilzügen oder Spindeln manipulieren lassen.
  7. Die Kupplungsunterstützungsvorrichtung nach Patentanspruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass mit den Daten der Beschleunigungssensoren im eigenen Schienenfahrzeug, sowie den Daten der Beschleunigungssensoren im anderen Schienenfahrzeug Längsschwingungen gezielt abgebaut werden, indem Luft aus den Luftpolstern mittels Ventilen und Blenden gezielt zeitlich bestimmt abgelassen wird und ebenfalls zeitlich bestimmt gezielt Druckluft dem Luftpolster hinzugefügt wird um aktiv Längsschwingungen zu kompensieren.
  8. Die Kupplungsunterstützungsvorrichtung nach Patentanspruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass anhand von Drehgestell-Drehwinkelsensoren und/oder Standortdaten zwischen mehreren Kupplungsunterstützungsvorrichtungen ein Luftaustausch und/oder eine Formänderung und/oder Steifigkeitsänderung realisiert werden kann um den Kupplungsvorgang bei Kurvenfahrten aktiv zu verbessern.
  9. Die Kupplungsunterstützungsvorrichtung nach Patentanspruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsunterstützungsvorrichtung mindestens einmal an der Stirnfront, jedes der beiden zu kuppelnden Schienenfahrzeuge, gegenüberliegend montiert ist und links, sowie rechts von der automatischen Kupplung montiert ist und komplett in das Schienenfahrzeug eingezogen werden kann.
DE102018009589.5A 2018-12-06 2018-12-06 Kupplungsunterstützungsvorrichtung zum An-und Abkuppeln von Schienenfahrzeugen während der Fahrt Active DE102018009589B3 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018009589.5A DE102018009589B3 (de) 2018-12-06 2018-12-06 Kupplungsunterstützungsvorrichtung zum An-und Abkuppeln von Schienenfahrzeugen während der Fahrt
CH01518/19A CH715644B1 (de) 2018-12-06 2019-11-29 Kupplungsunterstützungsvorrichtung zum An- und Abkuppeln von Schienenfahrzeugen während der Fahrt.

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018009589.5A DE102018009589B3 (de) 2018-12-06 2018-12-06 Kupplungsunterstützungsvorrichtung zum An-und Abkuppeln von Schienenfahrzeugen während der Fahrt

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102018009589B3 true DE102018009589B3 (de) 2019-12-12

Family

ID=68652292

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018009589.5A Active DE102018009589B3 (de) 2018-12-06 2018-12-06 Kupplungsunterstützungsvorrichtung zum An-und Abkuppeln von Schienenfahrzeugen während der Fahrt

Country Status (2)

Country Link
CH (1) CH715644B1 (de)
DE (1) DE102018009589B3 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019008794A1 (de) * 2019-12-18 2021-06-24 Michael Nold Zahnradbahnabstandssynchronisationssytem zum mechanischen und virtuellen Kuppeln
DE102022212063A1 (de) 2022-11-14 2024-05-16 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Sichere Entkupplung von Schienenfahrzeugen

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1455209A1 (de) 1964-01-02 1969-04-30 Deutsche Bundesbahn Einrichtung zum fernbedienbaren Entkuppeln von selbsttaetigen Kupplungen,insbesondere Mittelpufferkupplungen
AT316638B (de) 1971-06-02 1974-07-25 Dl Ministerium Fuer Verkehrswe Leitungskupplung für eine selbsttätige Mittelpufferkupplung an Schienenfahrzeugen
DE2524660A1 (de) 1974-08-16 1976-03-04 Southern Pacific Co Eisenbahnkupplung mit magnetischer oeffnungsvorrichtung
DE102007050937B4 (de) 2007-10-23 2009-11-12 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Kupplungseinrichtung für Schienenfahrzeuge

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1455209A1 (de) 1964-01-02 1969-04-30 Deutsche Bundesbahn Einrichtung zum fernbedienbaren Entkuppeln von selbsttaetigen Kupplungen,insbesondere Mittelpufferkupplungen
AT316638B (de) 1971-06-02 1974-07-25 Dl Ministerium Fuer Verkehrswe Leitungskupplung für eine selbsttätige Mittelpufferkupplung an Schienenfahrzeugen
DE2524660A1 (de) 1974-08-16 1976-03-04 Southern Pacific Co Eisenbahnkupplung mit magnetischer oeffnungsvorrichtung
DE102007050937B4 (de) 2007-10-23 2009-11-12 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Kupplungseinrichtung für Schienenfahrzeuge

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019008794A1 (de) * 2019-12-18 2021-06-24 Michael Nold Zahnradbahnabstandssynchronisationssytem zum mechanischen und virtuellen Kuppeln
DE102022212063A1 (de) 2022-11-14 2024-05-16 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Sichere Entkupplung von Schienenfahrzeugen

Also Published As

Publication number Publication date
CH715644A2 (de) 2020-06-15
CH715644B1 (de) 2021-03-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2013065B1 (de) Aktives schienengebundenes transportsystem
EP3126207A1 (de) Fahrerlaubnis für ein schienenfahrzeug
DE102018009589B3 (de) Kupplungsunterstützungsvorrichtung zum An-und Abkuppeln von Schienenfahrzeugen während der Fahrt
EP2532563A2 (de) Verfahren zur Kalkulation einer Fahrempfehlung
WO2012117068A1 (de) Verfahren zur kalkulation einer geschwindigkeitsempfehlung durch ein in einem schienenfahrzeug eingebautes fahrerassistenzsystem
EP3124351A1 (de) Verfahren zum nachrüsten von bestehenden eisenbahn-netzteilen mit dem zugsicherungssystem etcs
DE112013007135B4 (de) Schienenfahrzeug, das Seitenkraft reduzieren kann, und Verfahren zum Reduzieren von Seitenkraft
DE19902777A1 (de) Zugvollständigkeits-Überwachungsvorrichtung
DE102009060728A1 (de) Verfahren und Einrichtung zur Fahrwegsicherung spurgebundener Fahrzeuge
EP3400161A1 (de) Bahntechnische anlage und verfahren zum betreiben einer bahntechnischen anlage
WO2019025104A1 (de) Verfahren und anordnung zur überwachung eines antriebssystems eines spurgebundenen fahrzeugs
DE102018216782A1 (de) Verfahren und Anordnung zum Steuern zumindest einer Schutzfunktion eines Schienenfahrzeugs
DE69926315T2 (de) Steuer- und Kommunikationsanlage für Eisenbahnzüge
DE102010033237A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines spurgebundenen Fahrzeugs, spurgebundenes Fahrzeug sowie Anordnung mit einem solchen
DE102006033614B4 (de) Vorrichtung zur Zugsicherung
DE102008062766A1 (de) Verfahren zur Verkehrsbeeinflussung
DE19824013A1 (de) Spurgeführtes Fahrzeugsystem
EP3672858B1 (de) Luftfedersystem für ein schienenfahrzeug
DE102015218205A1 (de) Vorrichtung zur Regelung einer Frischluftzufuhrmenge in einem Fahrzeug
EP3558787A2 (de) Anzeigesystem für eine fahrzeugseitige anordnung
WO2013044947A1 (de) Verfahren zum betreiben eines spurgebundenen fahrzeugs, spurgebundenes fahrzeug sowie anordnung mit einem solchen
WO2019063190A1 (de) Schienenfahrzeug zur personenbeförderung
EP3030469B1 (de) Triebzug mit angetriebenen drehgestellen
EP3065994A1 (de) Fahrzeug, insbesondere schienenfahrzeug mit einer druckluftbetriebenen toiletteneinrichtung
DE102022130200A1 (de) Schienenfahrzeug, insbesondere Zweiwegefahrzeug eingerichtet zum Spurwechsel sowie entsprechendes System, Verfahren und Verwendung

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final