DE102020203183A1

DE102020203183A1 - Anordnung zur Erhöhung des Kraftschlussbeiwerts bei einem Schienenfahrzeug

Info

Publication number: DE102020203183A1
Application number: DE102020203183.5A
Authority: DE
Inventors: Alexander Fege; Heiko Meyer; Kilian Rossig
Original assignee: Siemens Mobility GmbH
Current assignee: Siemens Mobility GmbH
Priority date: 2020-03-12
Filing date: 2020-03-12
Publication date: 2021-09-16
Also published as: EP4096982B1; EP4096982A1; WO2021180524A1; CN115397713A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erhöhung des Kraftschlussbeiwerts zwischen einem Rad eines Schienenfahrzeugs und einer vom Schienenfahrzeug befahrenen Schiene. Die Anordnung beinhaltet ein Schienenfahrzeug-Rad, eine Reinigungseinrichtung und eine vom Schienenfahrzeug befahrene Schiene. Das Rad des Schienenfahrzeugs ist mit der Reinigungseinrichtung gekoppelt, so dass die Reinigungseinrichtung bei Bedarf auf das Rad wirkt. Die Reinigungseinrichtung ist derart angeordnet und ausgebildet, dass an einer Radlauffläche anhaftende Feuchtigkeit zumindest reduziert wird, bevor die Radlauffläche die Schiene berührt, so dass ein Kraftschlussbeiwert im Berührbereich der Radlauffläche mit der Schiene erhöht wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erhöhung des Kraftschlussbeiwerts zwischen einem Rad eines Schienenfahrzeugs und einer vom Schienenfahrzeug befahrenen Schiene.
Unter dem Kraftschlussbeiwert wird ein Verhältnis zwischen einer übertragbaren Umfangskraft und einer Normalkraft verstanden.
Beim Schienenfahrzeug wird als Umfangskraft eine übertragbare Antriebskraft bezeichnet, die am Umfang eines Schienenfahrzeug-Rads angreift und dieses in Längsrichtung des Schienenfahrzeugs antreibt oder abbremst.
Als Normalkraft wird beim Schienenfahrzeug die Kraft bezeichnet, die über das Rad des Schienenfahrzeugs auf die vom Schienenfahrzeug befahrene Schiene drückt. Sie wird durch das Gewicht des Schienenfahrzeugs erzeugt.
Der Kraftschlussbeiwert ist maßgeblich für eine Zugkraft bzw. Bremskraft des Schienenfahrzeugs.
Es ist bekannt, zur Verbesserung der Zugkraft bzw. der Bremskraft eines Schienenfahrzeugs Maßnahmen an den Schienen zu ergreifen, die auch als Gleiskonditionierung bezeichnet werden.
Aus Dokument WO 2019 219223 A1 ist bekannt, mit Hilfe einer Messeinheit einen Querversatz einer von einem Schienenfahrzeug befahrenen Schiene relativ zu einem Wirkbereich einer Gleiskonditioniereinheit zu ermitteln. Die Gleiskonditioniereinheit wird dazu verwendet, um Hilfsmedien (Sand, Wasser, Luft) auf die befahrenen Schienen aufzubringen, so dass ein Kraftschluss-Beiwert zwischen der Schiene und einem Rad des Schienenfahrzeugs erhöht wird. Durch diese Maßnahmen wird als positiver Effekt der Schlupf zwischen Rad und Schiene bzw. Gleis verringert und übertragbare Brems- und Zugkräfte werden erhöht.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung anzugeben, mit der eine weitere Verbesserung der Zugkraft bzw. der Bremskraft eines Schienenfahrzeugs erreicht wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erhöhung des Kraftschlussbeiwerts bei einem Schienenfahrzeug. Die Anordnung beinhaltet ein Schienenfahrzeug-Rad, eine Reinigungseinrichtung und eine vom Schienenfahrzeug befahrene Schiene. Das Rad des Schienenfahrzeugs ist mit der Reinigungseinrichtung gekoppelt, so dass die Reinigungseinrichtung bei Bedarf auf das Rad wirkt. Die Reinigungseinrichtung ist derart angeordnet und ausgebildet, dass an einer Radlauffläche anhaftende Feuchtigkeit zumindest reduziert wird, bevor die Radlauffläche die Schiene berührt. Dadurch wird erreicht, dass ein Kraftschlussbeiwert im Berührbereich der Radlauffläche mit der Schiene erhöht wird.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Reinigungseinrichtung derart angeordnet und ausgebildet, dass die an der Radlauffläche anhaftende Feuchtigkeit durch Trocknung entfernt wird.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Reinigungseinrichtung derart angeordnet und ausgebildet, dass an der Radlauffläche anhaftender Schmutz reduziert oder entfernt wird.
In einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Reinigungseinrichtung zumindest einen Druckluft-Auslass auf, durch den Druckluft auf das Rad oder auf die Radlauffläche gerichtet ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Auslass in Höhe der Radachse angeordnet.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Reinigungseinrichtung als mechanisches Reinigungssystem ausgebildet, das auf die Radlauffläche wirkt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung weist das mechanische Reinigungssystem einen Putzklotz oder eine Putzbürste auf. Der Putzklotz oder die Putzbürste ist beweglich gelagert, um bei Bedarf über ein Koppelsystem auf die Radlauffläche gedrückt zu werden.
Über eine dabei entstehende Reibung wird eine Erwärmung des Rads erzielt, die eine zusätzliche Trocknung des Rads bewirkt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Koppelsystem als pneumatisches System ausgebildet.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Reinigungseinrichtung mit einer Gleiskonditioniereinheit gekoppelt. Die Gleiskonditioniereinheit bringt ein Hilfsmedium, bevorzugt Sand oder Luft, auf die Schiene auf, um den Kraftschluss-Beiwert zusätzlich zu erhöhen.
In einer bevorzugten Weiterbildung wird die Druckluft vor einem Ausbringen über den Druckluft-Auslass durch eine Heizeinrichtung geführt. Die Heizeinrichtung ist zur Erwärmung der Druckluft ausgebildet, so dass die über den Druckluft-Auslass ausgebrachte, erwärmte Druckluft die Radlauffläche bzw. das Rad zusätzlich trocknet.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Heizeinrichtung zwischen einer Drucklufterzeugungseinrichtung und dem Druckluft-Auslass angeordnet, so dass die Druckluft als Druckluftstrom zur Heizeinrichtung gelangt.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Heizeinrichtung derart angeordnet und ausgebildet, dass sie den Druckluftstrom umschließt. In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Heizeinrichtung als heizbares Rohr bzw. als heizbares Kupferrohr ausgebildet, durch das der Druckluftvolumenstrom zur Erwärmung geleitet wird.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Heizeinrichtung derart angeordnet und ausgebildet, dass die Heizeinrichtung vom Druckluftvolumenstrom umströmt wird. In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Heizeinrichtung als Glühdraht ausgebildet, der im Druckluftvolumenstrom angeordnet ist, um diesen zu erwärmen.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Heizeinrichtung als Wärmetauscher ausgebildet, der Wärme eines Fluids auf den Druckluftvolumenstrom überträgt.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist das zur Wärmezuführung verwendete Fluid ein Transformator-Öl, das in einem Transformator-Kühlkreislauf des Schienenfahrzeugs dazu verwendet ist, um Wärme vom Transformator abzuführen.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist das zur Wärmezuführung verwendete Fluid ein Motorkühlwasser, das in einem MotorKühlkreislauf des Schienenfahrzeugs dazu verwendet ist, um Wärme vom Motor abzuführen.
Durch die vorliegende Erfindung wird eine Trocknung bzw. Reinigung des Rads des Schienenfahrzeugs erreicht.
Bei der vorliegenden Erfindung wurde erkannt, dass es auch bei einer gereinigten bzw. getrockneten Schiene zu Verzögerungen beim Einsetzen der Zugkraft- bzw. Bremskraft kommen kann. Diese Verzögerung wird über das Rad des Schienenfahrzeugs bedingt, so dass hier die Erfindung ansetzt.
Die vorliegende Erfindung bewirkt auch dann eine unmittelbar einsetzende Zugkraft- bzw. Bremskrafterhöhung, wenn sich der Laufkreis des Rads beim Abrollen des Rads auf der Schiene ändert.
Die vorliegende Erfindung bewirkt eine unmittelbar einsetzende Zugkraft- bzw. Bremskrafterhöhung, wenn der Laufkreis des Rads in seiner Gesamtheit gesehen nicht trocken bzw. trocken genug ist.
Die vorliegende Erfindung bewirkt eine unmittelbar einsetzende Zugkraft- bzw. Bremskrafterhöhung, wenn sich auf dem Rad Schmierfluid-Reste einer Spurkranzschmieranlage befinden.
Durch die vorliegende Erfindung wird sowohl eine Zugkrafterhöhung als auch eine verbesserte Bremswirkung beim Schienenfahrzeug erreicht.
Durch eine vorteilhafte Anordnung von Druckluft-Auslässen kann zur Trocknung bzw. Reinigung des Rads verwendete Druckluft gespart werden, bei gleichzeitiger Beibehaltung bzw. Verstärkung der Reinigungs- bzw. Trocknungseffekte am Rad.
Durch eine vorteilhafte Anordnung der Druckluft-Auslässe wird die spezielle Kontur des Rads mit kegeliger Lauffläche und dem Spurkranz dazu genutzt, um Wasser und Schmutz effektiv vom Rad zu entfernen.
Durch die gekoppelte Verwendung der Reinigungseinrichtung mit der Gleiskonditioniereinheit wird eine schnell einsetzende Verbesserung der Zugkraft- bzw. Bremskraft erreicht.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung beispielhaft anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

1 eine erste Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung und
2 eine zweite Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.

1 zeigt eine erste Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung anhand eines Fahrwerks FW eines Schienenfahrzeugs.
Das Fahrwerk FW beinhaltet einen Rahmen 1, an dem ein Radsatz mit einem Rad 3 befestigt ist.
Das Rad 3 steht in einem Teilbereich, dem Berührumfang BU, mit einer Schiene 2 in Berührung.
Auf das Rad 3 sind zwei Druckluft-Auslässe 4 gerichtet, über die Druckluft DL auf eine Radlauffläche RLF gelangt.
Diese Bestandteile verwirklichen die Reinigungseinrichtung.
Die beiden Druckluft-Auslässe 4 sind in Bezug zum Raddurchmesser bzw. auf Höhe der Radachse einander gegenüberliegend angeordnet, so dass sie von zwei Seiten auf die Radlauffläche RLF wirken.
Durch die beiden Druckluft-Auslässe 4 wird Feuchtigkeit bzw. Schmutz vom Rad 3 entfernt bzw. wird das Rad 3 über die Radlauffläche RLF und damit auch der Berührumfang BU getrocknet, um eine Verbesserung der Zugkraft bzw. der Bremskraft zu realisieren.
2 zeigt eine zweite Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung anhand eines Fahrwerks FW eines Schienenfahrzeugs.
Das Fahrwerk FW beinhaltet einen Rahmen 1, an dem ein Radsatz mit einem Rad 3 befestigt ist.
Das Rad 3 steht in einem Teilbereich, dem Berührumfang BU, mit einer Schiene 2 in Berührung.
Ein mechanisches Reinigungssystem 5 wird, beispielsweise über ein pneumatisches System 6, bei Bedarf auf eine Radlauffläche RLF gepresst, um diese von Feuchtigkeit zu trocknen bzw. um diese zu reinigen.
Diese Bestandteile verwirklichen die Reinigungseinrichtung.
Das mechanische Reinigungssystem 5 enthält einen Putzklotz oder eine Putzbürste, die auf das Rad 3 zur Reinigung bzw. Trocknung einwirken.
Über eine dabei entstehende Reibung wird eine Erwärmung des Rads 3 erzielt, die eine zusätzliche Trocknung des Rads 3 bewirkt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2019219223 A1 [0005]

Claims

Anordnung zur Erhöhung des Kraftschlussbeiwerts bei einem Schienenfahrzeug, - mit einem Schienenfahrzeug-Rad, mit einer Reinigungseinrichtung und mit einer vom Schienenfahrzeug befahrenen Schiene, - bei der das Rad des Schienenfahrzeugs mit der Reinigungseinrichtung gekoppelt ist, so dass die Reinigungseinrichtung bei Bedarf auf das Rad wirkt, - bei der die Reinigungseinrichtung derart angeordnet und ausgebildet ist, dass an einer Radlauffläche anhaftende Feuchtigkeit zumindest reduziert wird, bevor die Radlauffläche die Schiene berührt. - so dass ein Kraftschlussbeiwert im Berührbereich der Radlauffläche mit der Schiene erhöht wird.
Anordnung nach Anspruch 1, bei der die Reinigungseinrichtung derart angeordnet und ausgebildet ist, dass die an der Radlauffläche anhaftende Feuchtigkeit durch Trocknung entfernt wird.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Reinigungseinrichtung derart angeordnet und ausgebildet ist, dass an der Radlauffläche anhaftender Schmutz reduziert oder entfernt wird.
Anordnung nach Anspruch einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Reinigungseinrichtung zumindest einen Druckluft-Auslass aufweist, durch den Druckluft auf das Rad oder auf die Radlauffläche gerichtet ist.
Anordnung nach Anspruch 4, bei der der Druckluft-Auslass in Höhe der Radachse angeordnet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Reinigungseinrichtung als mechanisches Reinigungssystem ausgebildet ist, das auf die Radlauffläche wirkt.
Anordnung nach Anspruch 6, - bei der das mechanische Reinigungssystem einen Putzklotz oder eine Putzbürste aufweist, - bei der der Putzklotz oder die Putzbürste beweglich gelagert ist, um bei Bedarf über ein Koppelsystem auf die Radlauffläche gedrückt zu werden.
Anordnung nach Anspruch 7, bei der der Putzklotz oder die Putzbürste in Höhe der Radachse angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 7, bei der das Koppelsystem als pneumatisches System ausgebildet ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - bei der die Reinigungseinrichtung mit einer Gleiskonditioniereinheit gekoppelt ist, - bei der die Gleiskonditioniereinheit ein Hilfsmedium, bevorzugt Sand oder Luft, auf die Schiene aufbringt, um den Kraftschluss-Beiwert zusätzlich zu erhöhen.