DE102019133072A1

DE102019133072A1 - Regelung der Abgabe eines adhäsionserhöhenden Mittels bei einem Schienenfahrzeug

Info

Publication number: DE102019133072A1
Application number: DE102019133072.6A
Authority: DE
Inventors: Auf Teilnichtnennung Antrag; Ernst Hohmann; Klaus Schröcker; Ferenc Szekely; Kurt Haselsteiner
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date: 2019-12-04
Filing date: 2019-12-04
Publication date: 2021-06-10
Also published as: AU2020396844B2; EP4069524A1; JP2023504841A; WO2021110396A1; KR20220106206A; BR112022009286A2; CN114761251A; AU2020396844A1; JP7385037B2; US20230012597A1

Abstract

Die Erfindung beinhaltet eine Einrichtung und ein Verfahren zur Regelung der Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel eines Schienenfahrzeugs (S) mit mindestens einer Vorrichtung (1) zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel, welche einem Rad (R1) eines Schienenfahrzeugs zugeordnet ist. Ferner umfasst das System mindestens einen Radgeschwindigkeitssensor (2) und/oder Radbeschleunigungssensor (2a) und/oder Raddrehmomentsensor (2b), welcher die Radgeschwindigkeit bzw. der Raddrehzahl und/oder die Radbeschleunigung eines bestimmten Rads und/oder das am Rad wirkende Raddrehmoment misst. Ferner ist ein Messgerät (4, 5) vorgesehen, welches die Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder die Beschleunigung in Fahrzeuglängsrichtung des gesamten Schienenfahrzeugs bestimmt. Eine Berechnungseinheit (6) ist dazu angepasst, das Verhältnis der Radgeschwindigkeit bzw. der Raddrehzahl des Rads und der Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs und /oder das Verhältnis der Radbeschleunigung und der Beschleunigung in Längsrichtung des Schienenfahrzeugs und/oder das Verhältnis zwischen dem am Rad wirkenden Soll-Drehmoment und Ist-Drehmoment zu ermitteln. Dieses mindestens eine Verhältnis wird betrachtet, insbesondere dessen Änderung. Die Regelung der Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel durch die Vorrichtung (1) zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel erfolgt anhand der Veränderung dieses mindestens einen Verhältnisses.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Regelung der Abgabe eines adhäsionserhöhenden Mittels an einem Schienenfahrzeug, um die Abgabe und Verteilung eines adhäsionserhöhenden Mittels auf die Schiene vor bzw. in der Nähe von Rädern entsprechend zu regeln.
Bei auf Stahlschienen fahrenden Schienenfahrzeugen mit Stahlrädern besteht ein großer Vorteil darin, dass ein vergleichsweise niedriger Fahrwiderstand vorhanden ist; dieser niedrige Widerstand des Rad-Schienenkontakts beschränkt allerdings gleichzeitig das Vermögen, ein Schienenfahrzeug mittels der Räder zu beschleunigen oder zu verzögern. Bereits bei trockener Schiene ist die mögliche Kraftübertragung begrenzt. Bei verschmutzter, feuchter oder vereister Schiene verringert sich das Potential für die Kraftübertragung noch weiter. Wenn unter solchen Bedingungen eine Bremsung, evtl. sogar eine Voll- oder Schnellbremsung, durchgeführt wird, ergibt sich das Problem, dass durch ein Blockieren der Räder die Verzögerung nicht optimal erfolgen kann sowie eine Beschädigung der Räder auftreten kann.
Im Stand der Technik werden Schienenfahrzeuge daher in der Regel mit Schleuder- bzw. Gleitschutzsystemen ausgerüstet. Diese können die Radgeschwindigkeit, d.h. die Geschwindigkeit eines einzelnen Rads bzw. Radsatzes, so steuern, dass der verfügbare Kraftschluss (Faktor der übertragbaren Tangentialkraft in Fahrzeuglängsrichtung zur orthogonal wirkenden Radlast) bestmöglich für den Fahrzeugantrieb, aber auch die Bremsung genutzt wird. Dieser Gleit- und Schleuderschutz wird bei vielen Schienenfahrzeugen zusätzlich durch Applikationssysteme für adhäsionserhöhende Mittel ergänzt, wie beispielsweise Sandstreuer, um adhäsionserhöhendes Mittel, wie beispielsweise Sand, vor bzw. in der Nähe bestimmter Räder des Schienenfahrzeugs abzugeben. Dieses adhäsionserhöhende Mittel verbessert den Kraftschluss vom Rad zur Schiene. Das adhäsionserhöhende Mittel muss aber kein Feststoff sein, sondern kann vielmehr auch ein Fluid, ein Gel oder ein Rauch, ein Nebel oder ein Aerosol sein.
Im Stand der Technik ist die Patentschrift DE 41 37 546 C2 bekannt, welche ein Verfahren zur Ermittlung der Fahrgeschwindigkeit eines Schienenfahrzeuges beinhaltet. Für die Berechnung der Fahrgeschwindigkeit wird der Haftreibungsbeiwert zwischen einem Rad des Schienenfahrzeuges und einer Schiene gemessen. Ferner ist ein Mikrocomputer offenbart, über den die Bremskraft des Schienenfahrzeuges so beeinflusst wird, dass ein Blockieren des Rades vermieden wird.
Im bekannten Dokument DE 601 24 993 T2 ist eine Sandstreueinrichtung für Schienenfahrzeuge offenbart, über die mittels Druckluft Sand zur Schlupfverhinderung zwischen ein Rad und eine Schiene gesprüht wird. Der Sprühdruck der Druckluft kann in Abhängigkeit von dem Fahrtwind variiert werden.
Im Stand der Technik ist ferner das Dokument DE 10 2018 209 920 B3 bekannt, welches sich mit der Feuchtigkeit auf Schienen und einem herabgesetzten Haftwert zwischen Schienen und Rädern von Schienenfahrzeugen beschäftigt. Dieses Dokument offenbart ein Verfahren zur Prognose eines Haftwertes in einem Kontaktpunkt zwischen einer Schiene und einem darauf abrollenden Rad, wobei mehrere Umgebungsparameter wie beispielsweise der Luftdruck, die Lufttemperatur, die Luftfeuchtigkeit berücksichtigt werden.
Die Vorrichtungen zur Abgabe eines adhäsionserhöhenden Mittels dienen dazu, dass, wenn besonders niedrige Kraftschlussverhältnisse herrschen, adhäsionserhöhendes Mittel in den Rad-Schienenkontakt eingebracht werden kann und somit der Kraftschlusswert angehoben werden kann. Somit kann das Antriebs- bzw. Bremsvermögen des Schienenfahrzeugs verbessert werden. Anlagen zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel gemäß dem Stand der Technik applizieren konstant oder geschwindigkeitsabhängig vorgegebene Abgaberaten (also Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel pro Zeiteinheit) oder aber pro zurückgelegter Wegstrecke.
Mit jedem Rad, welches über das ausgebrachte adhäsionserhöhende Mittel rollt, reduziert sich dessen Wirkung. Abhängig von der Verschmutzung der Schiene variieren die verfügbaren Kraftschlusswerte deutlich und können unter dem Einfluss von beispielsweise zerquetschtem Laub, Werte von unter 0,01 erreichen. Bei trockenen Schienen beträgt der Kraftschlusswert in der Regel 0,15 oder mehr.
Unter derartigen Bedingungen reicht es dann in der Regel nicht aus, eines der vorderen Räder mit Anlagen zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel auszurüsten. Daher werden Schienenfahrzeuge in der Regel mit mehreren Vorrichtungen zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel entlang des Fahrzeugs ausgerüstet. Durch die konstante oder geschwindigkeitsabhängige vorgegebene Abgaberate pro Zeit und zurückgelegtem Wert wird allerdings der Verbrauch an adhäsionserhöhendem Mittel pro Schienenfahrzeug eventuell sehr hoch, und der Kraftschluss kann nicht gezielt an solchen Stellen erhöht werden, an welchen er beispielsweise besonders nötig ist. Somit kann die Abgaberate im Stand der Technik nicht auf den während der Bremsung vorhandenen Kraftschluss an den Rädern entlang des Zuges angepasst werden.
In solchen Systemen ist somit keine gezielte lokale bzw. individuelle Steuerung von Vorrichtungen zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel an einem / mehreren bestimmten Rad / Rädern möglich. Bei solchen Systemen kann es beispielsweise vorkommen, dass zu viel adhäsionserhöhendes Mittel, wie beispielsweise Sand, abgegeben wird, was den Verbrauch von adhäsionserhöhenden Mitteln erheblich erhöht, ohne den Kraftschluss ausreichend bzw. gezielt anzuheben.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Regelung der Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel eines Schienenfahrzeugs bereitzustellen, um die Nachteile im Stand der Technik auszuräumen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Einrichtung zur Regelung der Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel eines Schienenfahrzeugs gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur Regelung der Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel eines Schienenfahrzeugs gemäß Anspruch 8. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beinhaltet eine Einrichtung zur Regelung der Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel eines Schienenfahrzeugs mit mindestens einer Vorrichtung zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel, welche einem Rad zugeordnet ist und vorzugsweise in der Nähe eines Rades eines Schienenfahrzeugs vorgesehen ist.
Vorzugsweise befindet sich die Vorrichtung zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel direkt vor einem bestimmten Rad.
Ferner umfasst das System mindestens einen Radgeschwindigkeitssensor und/oder Radbeschleunigungssensor, welcher die Radgeschwindigkeit bzw. die Drehzahl oder die Radbeschleunigung eines bestimmten Rads misst, und/oder einen Drehmomentsensor zur Ermittlung des am Rad wirkenden Ist-Drehmoments.
Die gemessene Radbeschleunigung ist vorzugsweise die Winkelbeschleunigung des Rades.
Das am Rad wirkende Soll-Drehmoment wird abhängig von der Bremssystemarchitektur bestimmt bzw. aus diesem entnommen.
Ferner ist ein Messgerät vorgesehen, welches die Fahrzeuggeschwindigkeit oder die Beschleunigung in Fahrzeuglängsrichtung des gesamten Schienenfahrzeugs bestimmt. Eine Berechnungseinheit ist dazu angepasst, das Verhältnis der Radgeschwindigkeit bzw. der Raddrehzahl des Rads und der Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs und / oder das Verhältnis der Radbeschleunigung und der Beschleunigung in Längsrichtung des Schienenfahrzeugs und/oder das Verhältnis zwischen dem am Rad wirkenden Soll-Drehmoment und Ist-Drehmoment zu ermitteln.
Mindestens eines dieser Verhältnisse wird betrachtet, insbesondere dessen Änderung. Die Regelung der Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel durch die Vorrichtung zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel erfolgt anhand der Veränderung dieses mindestens einen Verhältnisses. Die Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel durch die Vorrichtung zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel ist also die Regelgröße.
Somit kann direkt auf Schlupf bzw. eine Verringerung des Kraftschlusses an bestimmten Rädern reagiert werden, da an diesen Rädern gezielt adhäsionserhöhendes Mittel auf die Schiene abgegeben wird, um den Schlupf bzw. die Verringerung des Kraftschlusses wieder zu reduzieren.
Vorzugsweise werden für die Regelung der Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel durch eine Vorrichtung zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel nicht nur ein Rad, sondern mehrere Räder berücksichtigt. Dies sind vorzugsweise Räder, welche der Vorrichtung zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel zugeordnet sind, beispielsweise die nächsten zwei bzw. die nächsten fünf Räder. Die Berechnungseinheit ist in diesem Fall dazu angepasst, das Verhältnis der Radgeschwindigkeit bzw. der Raddrehzahl mindestens eines weiteren Rads und der Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs und / oder das Verhältnis der Radbeschleunigung mindestens eines weiteren Rads und der Beschleunigung in Längsrichtung des Schienenfahrzeugs und/oder das Verhältnis zwischen dem am Rad wirkenden Soll-Drehmoment und Ist-Drehmoment mindestens eines weiteren Rads zu ermitteln, und dieses Berechnungsergebnis für die Regelung der Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel durch die Vorrichtung zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel ebenfalls zu berücksichtigen.
Somit wird sichergestellt, dass das abgegebene adhäsionserhöhende Mittel auf der Schiene die nächsten Räder erreicht, welche über das abgegebene adhäsionserhöhende Mittel fahren. Daher kann die Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel lokal geregelt werden, das heißt, dass an demjenigen Rad oder denjenigen Rädern, an welchen ein verminderter Kraftfluss zu beobachten ist, eingegriffen wird und entsprechend adhäsionserhöhendes Mittel abgegeben wird.
Somit braucht adhäsionserhöhendes Mittel nicht an der gesamten Länge des Schienenfahrzeugs abgegeben zu werden, was adhäsionserhöhendes Mittel einspart und ferner den Kraftschluss an ganz bestimmten Rädern verbessert.
Vorzugsweise ist in dem System pro Vorrichtung zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel ein Messgerät zur Messung der Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel vorgesehen, welches die aktuelle tatsächliche Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel an einer Vorrichtung zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel misst. Durch Überwachung dieses Parameters kann die Regelung der tatsächlichen Abgaberate entsprechend erfolgen, und Abweichungen bzw. Fehlfunktionen der entsprechenden Vorrichtung zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel können vermieden werden.
Vorzugsweise sind an einem Schienenfahrzeug mindestens zwei Vorrichtungen zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel (pro Schiene eine), wenn nicht sogar mehrere Vorrichtungen zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel (entlang des Fahrzeugs) vorgesehen. Diese werden alle lokal geregelt, und es werden die Daten jeweils eines Rads berücksichtigt, welches der jeweiligen Vorrichtung zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel zugeordnet ist. Es können auch Daten mehrerer Räder für die Regelung der Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel einer Vorrichtung zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel verwendet werden.
Vorzugsweise ist ferner eine Datentransfereinheit vorgesehen, welche die jeweiligen Berechnungseinheiten miteinander kommunizieren sowie Messergebnisse und Berechnungsergebnisse austauschen lässt. Über die Fahrzeuglänge können also eine oder mehrere geregelte Vorrichtungen zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel vorgesehen sein, in denen Parameter über die Datentransfereinheit, z.B. einen Datenbus, ausgetauscht werden.
Falls sich nun herausstellen sollte, dass eine Vorrichtung zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel ihre maximale Abgaberate an adhäsionserhöhendem Mittel erreicht hat, obwohl laut Berechnung durch die Berechnungseinheit bzw. die Regelung eigentlich mehr adhäsionserhöhendes Mittel ausgegeben werden müsste, so können über die Datentransfereinheit weitere Vorrichtungen zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel an anderer Stelle des Schienenfahrzeugs angesteuert werden, damit an diesen entsprechend mehr adhäsionserhöhendes Mittel ausgegeben werden kann.
Falls eine Berechnungseinheit also feststellt, dass die für eine Vorrichtung zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel errechnete Abgaberate an adhäsionserhöhendem Mittel über der maximalen, beispielsweise technisch maximal möglichen, Abgaberate an adhäsionserhöhendem Mittel liegt, kann die Abweichung zwischen der eigentlich errechneten Abgaberate an adhäsionserhöhendem Mittel und der der maximalen Abgaberate an adhäsionserhöhendem Mittel über die Datentransfereinheit an eine andere Berechnungseinheit kommuniziert werden kann, damit diese die Abweichung zu der durch diese Berechnungseinheit ermittelte Abgaberate an adhäsionserhöhendem Mittel für die jeweils andere Vorrichtung zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel entsprechend ergänzt wird und dort entsprechend mehr adhäsionserhöhendes Mittel ausgegeben wird - allerdings nur, wenn dann die maximale Abgaberate an adhäsionserhöhendem Mittel dieser Vorrichtung zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel nicht überschritten wird. Ansonsten kann auch noch eine weitere Vorrichtung zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel angesteuert werden - oder die Abweichung zwischen der eigentlich errechneten Abgaberate an adhäsionserhöhendem Mittel und der maximalen Abgaberate an adhäsionserhöhendem Mittel der einen Vorrichtung zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel kann auf mehrere weitere Vorrichtungen zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel verteilt werden.
Dies ist auch von Vorteil, falls eine Vorrichtung zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel ausfällt bzw. in dieser kein adhäsionserhöhendes Mittel mehr vorhanden ist.
Ferner können für die Regelung der Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel durch eine oder mehrere Vorrichtung(en) zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel obere und/oder untere Grenzwerte vorgegeben werden, bei deren Über- bzw. Unterschreiten die Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel durch die Abgabevorrichtung(en) für adhäsionserhöhendes Mittel erhöht bzw. reduziert werden kann. Es existiert also ein Bereich des Kraftschlusses, bei welchem kein Eingriff in die Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel erfolgt. Dies macht die Regelung einfacher und weniger aufwändig, und es wird nur dann reagiert, wenn der Kraftschluss zu niedrig ist und dringend mehr adhäsionserhöhendes Mittel abgegeben werden muss, oder der Kraftschluss zu hoch ist und somit adhäsionserhöhendes Mittel eingespart werden kann.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Regelung der Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel eines Schienenfahrzeugs, welches die folgenden Schritte umfasst:

a) Erfassen der Geschwindigkeit und/oder der Beschleunigung in Längsrichtung eines Schienenfahrzeugs;
b) Erfassen der Radgeschwindigkeit und/oder Raddrehzahl oder Radbeschleunigung eines Rades eines Schienenfahrzeugs und/oder des an einem Rad wirkenden Ist-Raddrehmoments;
c) Bestimmen des Verhältnisses der Radgeschwindigkeit oder Raddrehzahl des Rads und der Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs und/oder des Verhältnisses der Radbeschleunigung des Rads und der Beschleunigung in Längsrichtung eines Schienenfahrzeugs und/oder des Verhältnisses des am Rad wirkenden Ist-Drehmoments und Soll-Drehmoments,
d) Regelung der Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel durch eine Vorrichtung zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel in Abhängigkeit des in Schritt c) erhaltenen Verhältnisses, wobei für die Regelung das in Schritt c) bestimmte Verhältnis für das Rad verwendet wird.

Die gemessene Radbeschleunigung ist vorzugsweise die Winkelbeschleunigung des Rades.
Vorzugsweise werden hier pro Vorrichtung zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel mehrere Räder berücksichtigt, welche beispielsweise in unmittelbarer Nähe zur jeweiligen Vorrichtung zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel vorgesehen sind. Somit ist für eine bestimmte Anzahl an Rädern eine Vorrichtung zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel vorgesehen.
Vorzugsweise sind ferner mindestens zwei Vorrichtungen zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel, welche an einem Schienenfahrzeug vorgesehen sind, mit einer Datentransfereinheit verbunden, welche dazu angepasst ist, Betriebs- und Regelparameter auszutauschen. Diese Datentransfereinheit ist vorzugsweise ein Datenbus.
Wenn dann für zwei Vorrichtungen zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel eine maximale Abgaberate an adhäsionserhöhendem Mittel festgelegt wird (also entweder eine technisch mögliche maximale Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel oder eine Vorgabe, die anhand von beispielsweise der Zuggeschwindigkeit festgelegt wird), und eine Berechnungseinheit feststellt, dass die für die jeweilige Vorrichtung zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel errechnete Abgaberate an adhäsionserhöhendem Mittel über der maximalen Abgaberate an adhäsionserhöhendem Mittel liegt, kann die Abweichung zwischen der errechneten Abgaberate an adhäsionserhöhendem Mittel und der der maximalen Abgaberate an adhäsionserhöhendem Mittel über die Datentransfereinheit an eine andere Berechnungseinheit kommuniziert werden, welche eine andere Vorrichtung zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel steuert. Dann wird diese Abweichung zu der durch diese Berechnungseinheit ermittelte Abgaberate an adhäsionserhöhendem Mittel für die jeweils andere Vorrichtung zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel entsprechend ergänzt, sofern dann die maximale Abgaberate an adhäsionserhöhendem Mittel dieser Vorrichtung zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel nicht überschritten wird.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren sind vorzugsweise obere bzw. untere Grenzwerte für bestimmte Parameter hinterlegbar bzw. vorgebbar, bei deren Über- bzw. Unterschreiten die Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel durch die Vorrichtung zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel entsprechend erhöht bzw. reduziert werden kann.
Hier können dann bestimmte Toleranzbereiche hinterlegt werden, in welchen der Kraftschluss zwischen Rad und Schiene tolerierbar ist, falls allerdings dieser bevorzugte Bereich verlassen wird, wird entsprechend adhäsionserhöhendes Mittel abgegeben. Gleichzeitig kann in dem Fall, in dem ein erforderliches Kraftschlussniveau erreicht ist, die Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel so lange reduziert werden, um trotzdem noch einen vorgegebenen Grenzwert zu erreichen.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Einrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine individuell adaptierbare Regelung der Abgaberate des adhäsionserhöhenden Mittels, insbesondere eine lokal adaptierbare Regelung der Abgaberate an adhäsionserhöhendem Mittel, realisierbar. Ferner ist mit diesem System eine antriebs-, verzögerungs- oder verbrauchoptimierte Mengenregelung an adhäsionserhöhendem Mittel realisierbar.
Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert:

1 zeigt beispielhaft ein Schienenfahrzeug, welches mit einem erfindungsgemäßen System zur Regelung der Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel ausgerüstet ist.
2 zeigt eine Berechnungseinheit, welche im System zur Regelung der Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel eines Schienenfahrzeugs enthalten ist, genauer.

In 1 ist ein Schienenfahrzeug S gezeigt, an welchem mehrere Räder R1, R2; R1', R2'; R1", R2" vorgesehen sind - hier sind immer zwei Räder entsprechend nah beieinander angeordnet. In der Nähe der Radpaare R1, R2; R1', R2'; R1", R2" ist jeweils eine Vorrichtung 1, 1', 1" zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel angeordnet. An diese direkt befestigt ist jeweils ein Messgerät zur Messung der Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel 3, 3', 3". An jedem Rad R1, R2; R1', R2'; R1", R2" ist ein entsprechender Radgeschwindigkeitssensor 2, 2', 2" angeordnet. Ferner ist in unmittelbarer Nähe jedes Radpaares eine Berechnungseinheit 6, 6', 6" vorgesehen. Global am Fahrzeug vorgesehen sind noch ein Messgerät 4 für die Fahrzeuggeschwindigkeit sowie ein Messgerät 5 für die Fahrzeugbeschleunigung in Fahrzeuglängsrichtung sowie eine Datentransfereinheit 7.
Im Fall, dass sich das Schienenfahrzeug nach rechts bewegt, ist den Rädern R1 und R2 die Vorrichtung 1 zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel zugeordnet (den Rädern R1' und R2' entsprechend die Vorrichtung 1' zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel und den Rädern R1" und R2" entsprechend die Vorrichtung 1" zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel).
Dies ist aber keine feste Zuordnung - im Fall, dass sich das Schienenfahrzeug nach links bewegt, kann den Rädern R1 und R2 die Vorrichtung 1' zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel zugeordnet sein (den Rädern R1" und R2" kann entsprechend die Vorrichtung 1 zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel zugeordnet sein).
Die Berechnungseinheiten 6, 6', 6" berechnen und regeln also jeweils lokal die Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel der Vorrichtungen zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel 1, 1' und 1".
In 2 zeigt die Eingabe- und Abgabeparameter in einer Berechnungseinheit 6. Global werden hier die Messwerte des Messgeräts 4 für die Fahrzeuggeschwindigkeit sowie des Messgeräts 5 für die Fahrzeugbeschleunigung in Fahrzeuglängsrichtung abgefragt. Ferner kommuniziert die Berechnungseinheit 6 mit der Datentransfereinheit 7, falls hier Informationen von anderen Berechnungseinheiten 6' eine Rolle spielen. Ferner fragt die Berechnungseinheit 6 Daten der beiden Radgeschwindigkeitssensoren 2, 2 sowie des Messgeräts zur Messung der Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittels 3 ab. Die Berechnungseinheit 6 nimmt dann entsprechend eine Regelung vor, und die Abgaberate der Vorrichtung zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel 1 wird entsprechend berechnet. Dieser Wert wird dann an die Vorrichtung zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel 1 ausgegeben.
Beispiele für eine Regelung, welche mit dem erfindungsgemäßen System und dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgeführt werden können, sind wie folgt:

Es kann beispielsweise eine Optimierung des Beschleunigungs- bzw. Verzögerungsverhaltens vorgenommen werden. Die Abgaberate an adhäsionserhöhendem Mittel, welche durch eine Vorrichtung zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel 1, 1', 1" vorgenommen wird, ist so lange bis zur maximal zulässigen bzw. möglichen Abgaberate zu erhöhen, bis der Kraftschluss aller Räder R1, R2, ..., Rn derartig verbessert ist, dass die durch das Messgerät 5 für die in Fahrzeuglängsrichtung beobachtete Zugbeschleunigung bzw. -verzögerung innerhalb des tolerierten bzw. reduzierten Vermögens im Vergleich zur trockenen Schiene liegt.
Andererseits kann auch der Verbrauch an adhäsionserhöhendem Mittel optimiert werden. Das erfindungsgemäße System bzw. Verfahren kann dann individuell die applizierte Menge an adhäsionserhöhendem Mittel auf ein deutlich reduziertes Minimum reduzieren. Die Abgaberate nach dem Erreichen eines erforderlichen Kraftschlusses wird dann so lange reduziert, bis das tatsächliche Kraftschlussniveau wieder unter das erforderliche Niveau sinkt - also das Niveau, welches mindestens erforderlich ist, um ein sicheres Beschleunigen und Bremsen zu gewährleisten, ohne dass Räder beschädigt werden. Falls die Antriebs- oder Bremswirkung zu stark sinkt, wird die Abgaberate an adhäsionserhöhendem Mittel dann wieder erhöht.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt.
In der in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsform sind jeweils Radgeschwindigkeitssensoren gezeigt - es könnten aber genauso gut Radbeschleunigungssensoren 2a oder Raddrehmomentsensoren 2b vorgesehen sein - dann würde ein Verhältnis von Radbeschleunigung und der Beschleunigung in Längsrichtung eines Schienenfahrzeugs (S) und/oder das Verhältnis des am Rad (R1) wirkenden Ist-Drehmoments und dem Soll-Drehmoments des Rads (R1) ermittelt.
Ferner können die Abgaberaten für individuelle Vorrichtungen 1, 1', 1" zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel auch durch eine zentrale Berechnungseinheit berechnet werden.
Die Erfindung beinhaltet eine Einrichtung und ein Verfahren zur Regelung der Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel eines Schienenfahrzeugs S mit mindestens einer Vorrichtung 1 zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel, welche einem Rad R1 eines Schienenfahrzeugs zugeordnet ist.
Ferner umfasst das System mindestens einen Radgeschwindigkeitssensor 2 und/oder Radbeschleunigungssensor 2a und/oder Raddrehmomentsensor 2b, welcher die Radgeschwindigkeit bzw. der Raddrehzahl und/oder die Radbeschleunigung und/oder das am Rad wirkenden Raddrehmoment eines bestimmten Rads misst. Ferner ist ein Messgerät 4, 5 vorgesehen, welches die Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder die Beschleunigung in Fahrzeuglängsrichtung des gesamten Schienenfahrzeugs bestimmt. Eine Berechnungseinheit 6 ist dazu angepasst, das Verhältnis der Radgeschwindigkeit bzw. der Raddrehzahl des Rads und der Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs und /oder das Verhältnis der Radbeschleunigung und der Beschleunigung in Längsrichtung des Schienenfahrzeugs und/oder das Verhältnis zwischen dem am Rad wirkenden Soll-Drehmoment und Ist-Drehmoment zu ermitteln. Dieses mindestens eine Verhältnis wird betrachtet, insbesondere dessen Änderung. Die Regelung der Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel durch die Vorrichtung 1 zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel erfolgt anhand der Veränderung dieses mindestens einen Verhältnisses.
Bezugszeichenliste

S: Schienenfahrzeug
R1, R2, Rn: Rad
1, 1', 1'': Vorrichtung zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel
2: Radgeschwindigkeitssensor
2a: Radbeschleunigungssensor
2b: Drehmomentsensor
3: Messgerät zur Messung der Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel
4: Messgerät für die Fahrzeuggeschwindigkeit
5: Messgerät für die Beschleunigung in Fahrzeugslängsrichtung
6: Berechnungseinheit
7: Datentransfereinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4137546 C2 [0004]
DE 60124993 T2 [0005]
DE 102018209920 B3 [0006]

Claims

Einrichtung zur Regelung der Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel eines Schienenfahrzeugs (S), umfassend: mindestens eine Vorrichtung (1) zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel, welche einem Rad (R1) eines Schienenfahrzeugs (S) zugeordnet ist; mindestens einen Radgeschwindigkeitssensor (2), welcher die Radgeschwindigkeit oder Raddrehzahl eines des Rads (R1) misst und/oder mindestens einen Radbeschleunigungssensor (2a), welcher die Radbeschleunigung des Rads (R1) misst, und/oder mindestens einen Drehmomentsensor (2b), welcher das am Rad (R1) wirkende Drehmoment misst; ein Messgerät (4), welches dazu vorgesehen ist, die Fahrzeuggeschwindigkeit zu bestimmen, und/oder ein Messgerät (5), welches dazu vorgesehen ist, die Fahrzeugbeschleunigung in Fahrzeuglängsrichtung zu bestimmen, eine Berechnungseinheit (6), welche dazu angepasst ist, das Verhältnis der Radgeschwindigkeit oder Raddrehzahl des Rads (R1) und der Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs (S) und/oder das Verhältnis der Radbeschleunigung des Rads (R1) und der Beschleunigung in Längsrichtung eines Schienenfahrzeugs (S) und/oder das Verhältnis des am Rad (R1) wirkenden Ist-Drehmoments und Soll-Drehmoments zu ermitteln, und in Abhängigkeit des Berechnungsergebnisses die Abgabemenge von adhäsionserhöhendem Mittel durch die Vorrichtung (1) zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel zu regeln.
Einrichtung zur Regelung der Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel eines Schienenfahrzeugs (S) gemäß Anspruch 1, wobei die Berechnungseinheit (6) dazu angepasst ist, das Verhältnis von Radgeschwindigkeit mindestens eines weiteren Rads (R2) und der Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs (S) und/oder das Verhältnis von Radbeschleunigung mindestens eines weiteren Rads (R2) und der Beschleunigung in Längsrichtung eines Schienenfahrzeugs (S) und/oder das Verhältnis von des am Rad wirkenden Ist-Raddrehmoment und Soll-Raddrehmoment mindestens eines weiteren Rads (R2) zu ermitteln, und dieses Berechnungsergebnis für die Regelung der Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel durch die Vorrichtung zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel (1) zu berücksichtigen.
Einrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei je Schienenfahrzeug (S) mindestens zwei Vorrichtungen zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel (1, 1') vorgesehen sind, und die Berechnungseinheit (6, 6') dazu vorgesehen ist, für deren Regelung jeweils mindestens die Daten jeweils eines Rads (R1, R2, .... Rn; R1', R2', .... Rn'), zu berücksichtigen, wobei dieses mindestens eine Rad (R1, R2, .... Rn; R1', R2', .... Rn') vorzugsweise der jeweiligen Vorrichtungen zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel (1, 1') zugeordnet ist, wobei vorzugsweise die Daten jeweils mehrerer Räder (R1, R2, .... Rn; R1', R2', .... Rn') für die Regelung der jeweiligen Vorrichtung zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel (1, 1') verwendet werden.
Einrichtung gemäß Anspruch 3, ferner eine Datentransfereinheit (7) aufweisend, die dazu vorgesehen ist, dass die Berechnungseinheiten (6, 6') kommunizieren sowie Messergebnisse und Berechnungsergebnisse austauschen.
Einrichtung gemäß Anspruch 4, wobei für die mindestens zwei Vorrichtungen zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel (1, 1') eine maximale Abgaberate an adhäsionserhöhendem Mittel festlegbar ist, und falls mindestens eine Berechnungseinheit (6, 6') feststellt, dass die für die jeweilige Vorrichtung zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel (1, 1') errechnete Abgaberate an adhäsionserhöhendem Mittel über der maximalen Abgaberate an adhäsionserhöhendem Mittel liegt, die Berechnungseinheit (6, 6') dazu vorgesehen ist, die Abweichung zwischen der errechneten Abgaberate an adhäsionserhöhendem Mittel und der der maximalen Abgaberate an adhäsionserhöhendem Mittel über die Datentransfereinheit (7) an eine andere Berechnungseinheit (6', 6) zu kommunizieren, und diese wiederum dazu vorgesehen ist, die Abweichung der durch diese Berechnungseinheit (6', 6) ermittelte Abgaberate an adhäsionserhöhendem Mittel für die jeweils andere Vorrichtung zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel (1', 1) entsprechend zu ergänzen, solange die maximale Abgaberate an adhäsionserhöhendem Mittel dieser Vorrichtung zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel (1', 1) nicht überschritten ist.
Einrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei für die Regelung der Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel durch mindestens eine Vorrichtung(en) (1, 1') zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel obere und/oder untere Grenzwerte (Go, Gu; Go', Gu') vorgebbar sind, bei deren Über- bzw. Unterschreiten die Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel durch die Vorrichtung zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel (n) (1, 1') erhöht bzw. reduziert werden kann.
Einrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei optional ein Messgerät (3) zur Messung der Abgabe des adhäsionserhöhenden Mittels vorgesehen ist, welches dazu vorgesehen ist, die aktuelle tatsächliche Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel der Vorrichtung (1) zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel zu messen.
Verfahren zur Regelung der Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel eines Schienenfahrzeugs (S), umfassend die folgenden Schritte: a) Erfassen der Geschwindigkeit und/oder der Beschleunigung in Längsrichtung eines Schienenfahrzeugs (S); b) Erfassen der Radgeschwindigkeit und/oder Raddrehzahl oder Radbeschleunigung eines Rads (R1) eines Schienenfahrzeugs und/oder des am Rad (R1) wirkenden Ist-Raddrehmoments; c) Bestimmen des Verhältnisses der Radgeschwindigkeit oder Raddrehzahl des Rads (R1) und der Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs (S) und/oder das Verhältnis der Radbeschleunigung des Rads (R1) und der Beschleunigung in Längsrichtung eines Schienenfahrzeugs (S) und/oder das Verhältnis des am Rad (R1) wirkenden Ist-Drehmoments und Soll-Drehmoments, d) Regelung der Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel durch eine Vorrichtung zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel (1) in Abhängigkeit des in Schritt c) erhaltenen Verhältnisses, wobei für die Regelung das in Schritt c) bestimmte Verhältnis für das Rad (R1) verwendet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei in Schritt d) zusätzlich mindestens ein weiteres in Schritt c) bestimmtes Verhältnis, das für einen bzw. weitere Räder (R1, ...Rn) bestimmt wurde(n), für die Regelung der Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel durch eine Vorrichtung (1) zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel verwendet wird / werden.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 8 oder 9, wobei für eine bestimmte Anzahl n an Rädern (R1, ....Rn) eine Vorrichtung zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel (1) vorgesehen ist.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 10, wobei mindestens zwei Vorrichtungen (1, 1') zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel, welche an einem Schienenfahrzeug (S) vorgesehen sind, mit einer Datentransfereinheit (2) verbunden sind und Betriebs- und Regelparameter austauscht, wobei die Datentransfereinheit (7) vorzugsweise ein Datenbus ist.
Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei für die mindestens zwei Vorrichtungen (1, 1') zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel jeweils eine maximale Abgaberate an adhäsionserhöhendem Mittel festgelegt wird, und falls eine Berechnungseinheit (6, 6') feststellt, dass die für die jeweilige Vorrichtung (1, 1') zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel errechnete Abgaberate an adhäsionserhöhendem Mittel über der maximalen Abgaberate an adhäsionserhöhendem Mittel liegt, die Abweichung zwischen der errechneten Abgaberate an adhäsionserhöhendem Mittel und der der maximalen Abgaberate an adhäsionserhöhendem Mittel über die Datentransfereinheit (7) an eine andere Berechnungseinheit (6', 6) kommuniziert wird, damit diese die Abweichung zu der durch diese Berechnungseinheit (6', 6) ermittelte Abgaberate an adhäsionserhöhendem Mittel für die jeweils andere Vorrichtung (1', 1) zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel entsprechend ergänzt, solange die maximale Abgaberate an adhäsionserhöhendem Mittel dieser Vorrichtung (1', 1) zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel nicht überschritten wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 12, wobei für die Regelung der Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel durch eine Vorrichtung (1, 1') zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel (n) obere und/oder untere Grenzwerte (Go, Gu) vorgebbar sind, bei deren Über- bzw. Unterschreiten die Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel durch die Vorrichtung zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel (n) (1, 1') erhöht bzw. reduziert werden kann.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei ferner die aktuelle tatsächliche Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel der Vorrichtung (1) zur Abgabe von adhäsionserhöhendem Mittel durch ein Messgerät (3) zur Messung der Abgabe des adhäsionserhöhenden Mittels gemessen wird.