DE102021200609A1

DE102021200609A1 - Schienenfahrzeugverband

Info

Publication number: DE102021200609A1
Application number: DE102021200609.4A
Authority: DE
Inventors: Alexander Erwert; Christoph Rassmann
Original assignee: Siemens Mobility GmbH
Current assignee: Siemens Mobility GmbH
Priority date: 2021-01-25
Filing date: 2021-01-25
Publication date: 2022-07-28

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schienenfahrzeugverband, der zwei in ihrer Fortbewegung unmittelbar gekoppelte Schienenfahrzeuge (1) umfasst und in Mehrfachtraktion betrieben ist, wobei zur Kopplung der Fortbewegung der zwei Schienenfahrzeuge (1) und zur Einhaltung eines vorgegebenen Abstandsintervalls zwischen den zwei Schienenfahrzeugen (1) eine adaptive Geschwindigkeitsregelung vorgesehen ist, wobei auf eine permanent Kräfte übertragende, mechanische Kopplung zwischen den wenigstens zwei Schienenfahrzeugen (1) verzichtet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schienenfahrzeugverband, der zwei oder mehrere in ihrer Fortbewegung unmittelbar gekoppelte Schienenfahrzeuge umfasst und in Mehrfachtraktion betrieben ist.
Es ist im Stand der Technik bekannt, beispielsweise zwei Triebzüge über eine mechanische Frontkupplung miteinander zu verbinden, so dass ein aus zwei Halbzügen aufgebauter Schienenfahrzeugverband entsteht. Dabei sind einander zugewandte Endwagen der Triebzüge über eine solche mechanische Frontkupplung gekoppelt. Eine typische Frontkupplung erstreckt sich über eine Länge von ca. 2m und weist ein Gewicht von etwa einer halben Tonne auf. Die Frontkupplung trägt mehrere Komponenten, darunter typischer Weise drei Schnittstellen, eine mechanische, eine elektrische und eine pneumatische Schnittstelle, den Kupplungskopf und die Anlenkung an die beteiligten Endwagen. Zudem ist eine solche Frontkupplung mit Crashelementen und Elementen zum Energieverzehr, wie beispielsweise einem Verformungsrohr, ausgestattet.
Insgesamt kann somit die Kopplung der Triebzüge über die Frontkupplung als überaus komplex, kosten- und gewichtsintensiv bezeichnet werden.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kopplung der Fortbewegung von zwei unmittelbar aneinander anschließenden Schienenfahrzeugen weniger aufwändig zu gestalten.
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs beschriebenen Schienenfahrzeugverband dadurch gelöst, dass zur Kopplung der Fortbewegung der zwei Schienenfahrzeuge und zur Einhaltung eines vorgegebenen Abstandsintervalls zwischen den zwei Schienenfahrzeugen eine adaptive Geschwindigkeitsregelung vorgesehen ist, wobei auf eine permanent Längskräfte übertragende, mechanische Kopplung zwischen den wenigstens zwei Schienenfahrzeugen verzichtet ist.
Im Sinne dieser Beschreibung sind unter einem „Schienenfahrzeug“ grundsätzlich ein- oder auch mehrteilige Schienenfahrzeuge zu verstehen, die jeweils über einen gesonderten Antrieb verfügen, beispielsweise Lokomotiven und/oder Triebzüge.
Der Einsatz der adaptiven Geschwindigkeitsregelung gestattet es, die Geschwindigkeiten der beiden an dem Schienenfahrzeugverband beteiligten Schienenfahrzeugen aufeinander abzustimmen, insbesondere ein vorgegebenes Abstandsintervall einzuhalten. Dabei reicht es aus, wenn eines der beiden Schienenfahrzeuge über eine adaptive Geschwindigkeitsregelung verfügt, welche permanent einen Abstand zu dem anderen Schienenfahrzeug überwacht und die Ergebnisse dieser Abstandsüberwachung einer Fahrzeugsteuerung zur Auswertung zur Verfügung gestellt, welche wiederum in geeigneter Weise auf die Antrieb-/Bremssteuerung des betreffenden Schienenfahrzeugs einwirkt, beispielsweise durch Abbremsen oder Beschleunigen.
Bevorzugt ist eines der zwei Schienenfahrzeuge des Schienenfahrzeugverbands ein voreilendes Schienenfahrzeug, an das sich das andere der zwei Schienenfahrzeuge als nacheilendes Schienenfahrzeug anschließt, wobei auf dem nacheilenden Schienenfahrzeug die adaptive Geschwindigkeitsregelung und deren zugehörige Strahlquellen, Sensoren und Regeleinrichtungen (Fahrzeugsteuerung) vorgesehen sind.
Die adaptive Geschwindigkeitsregelung kann ein Radar- und/oder ein Lidar-System umfassen, wobei aus Gründen der Störanfälligkeit eine Radar-System grundsätzlich zu bevorzugen ist.
Zwischen den zwei Schienenfahrzeugen des Schienenfahrzeugverbands kann eine mechanische Schnittstelle vorgesehen sein, die für einen Notfallbetrieb eine mechanische Kupplung der aufeinanderfolgenden Schienenfahrzeuge mittels einer Abschleppstange gestattet. Diese mechanische Schnittstelle kommt nur dann zum Einsatz, wenn der Antrieb eines der beiden Schienenfahrzeuge nicht verfügbar ist.
Es kann vorgesehen sein, dass die Fahrzeugsteuerungen der an den Zugverband beteiligten Schienenfahrzeuge über eine drahtlose Verbindung, insbesondere eine Funkverbindung, miteinander kommunizieren, so dass Signale und/oder Befehle ausgetauscht werden können.
Sollte jedoch aufgrund technischer Gründe oder einzuhaltenden Betriebsvorschriften weiterhin eine elektrische und/oder pneumatische Verbindung zwischen den Schienenfahrzeugen, beispielsweise bei Triebzügen, erforderlich sein, so lässt sich diese, wie im Stand der Technik bekannt vor über sog. „Jumper-Kabel“ bzw. pneumatische Leitungen mit Schnellverschluss herstellen. Dabei gewährleistet die adaptive Geschwindigkeitsregelung einen gleichmäßigen und geringen Abstand zwischen beispielsweise zwei Triebzügen.
Hauptanwendungsfall des hier vorgestellten Schienenfahrzeugverbands ist es, dass zwei oder mehrere jeweils als Triebzüge vorliegende Schienenfahrzeuge in ihrer Fortbewegung gekoppelt werden. Für diesen Anwendungsfall ist es möglich, auf jedwede Frontkupplung zwischen den Endwagen der Triebzüge zu verzichten.
Eine weitere Anwendung kann darin gesehen werden, dass eine Lokomotive beispielsweise einen Triebzug mit noch funktionsfähigem Antrieb abschleppt. Dies kann beispielsweise dann erforderlich werden, wenn der Fahrzeugführer des Triebzuges nicht verfügbar ist.
Es ist hervorzuheben, dass der Schienenfahrzeugverband neben den zwei Schienenfahrzeugen noch weitere jeweils mit einem eigenen Antrieb ausgestattete Schienenfahrzeuge aufweisen kann. Die technische Ausstattung zur adaptiven Geschwindigkeitsregelung hinzukommender weiterer Schienenfahrzeuge entspricht derjenigen, die zuvor am Beispiel der zwei einen Schienenfahrzeugverbund bildenden Schienenfahrzeuge beschrieben worden ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung noch näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einander zugewandte Endwagen zweier Triebzüge, die in ihrer Fortbewegung untereinander gekoppelt sind.
Die Figur veranschaulicht einen Übergangsbereich zwischen zwei als Regional-Triebzüge ausgeführten und einen Schienenfahrzeugverband bildenden Schienenfahrzeugen 1, deren jeweilige Endwagen 2 in ihrer Fortbewegung unmittelbar miteinander gekoppelt sind. Jedes Schienenfahrzeug 1 ist mit einer Fahrzeugsteuerung 3, einer Antriebs-/Bremssteuerung 4, die auf ein Betriebsverhalten vorgesehener Antriebsmotoren und Bremsen einwirkt, und einem Radar-System, das erforderliche Software und einen Radar-Sensor (5) aufweist, ausgestattet.
Das Radar-System ist eine wesentliche Komponente einer adaptiven Geschwindigkeitsregelung des jeweiligen Schienenfahrzeugs 1 und dient zur permanenten Bestimmung eines Abstands zwischen den beiden Endwagen 2 der Triebzüge mittels des Radar-Sensors 5. Diese Abstandsmessung wird dann von der Fahrzeugsteuerung 3 ausgewertet und in entsprechende Befehle umgesetzt. Die Software zur Auswertung der Abstandsmessung gemeinsam mit dem Radar-Sensor (5) wird in dieser Beschreibung als das „Radar-System“ bezeichnet.
Die Radar-Systeme stehen in einer Datenkommunikationsverbindung 6 zur jeweiligen Fahrzeugsteuerung 3 der Schienenfahrzeuge 1, welche die adaptive Geschwindigkeitsregelung übernimmt. Die jeweiligen Fahrzeugsteuerungen 3 werten die von den Radar-Sensoren 5 kommenden Abstandssignale aus, und zwar dahingehend, ob ein vorgesehenes Abstandsintervall zwischen den beiden Endwagen 2 eingehalten ist. Im Falle einer Überschreitung des vorgegebenen Abstandsintervalls wird die jeweilige Antriebs-/Bremssteuerung 4 derart angesteuert, dass die eingesetzte Antriebsleistung erhöht wird. Im Falle einer Unterschreitung des Abstandsintervalls zwischen den beiden Endwagen 2 werden nach entsprechender Signalisierung durch die jeweilige Fahrzeugsteuerung 3 vorgesehene Bremsen in einem solchen Maße betätigt, dass das vorgegebene Abstandsintervall wieder eingehalten wird. Zum Austausch von Steuersignalen zwischen der Antriebs-/Bremssteuerung 4 und der Fahrzeugsteuerung 3 ist eine Datenkommunikationsverbindung 7 vorgesehen. Ebenfalls wird an dieser Stelle eine Datenkommunikationsverbindung 8 genutzt. So kann bei zu großem Abstand der Fahrzeuge beispielsweise nicht nur das hintere Fahrzeug beschleunigt werden, sondern ebenso das vordere abgebremst werden, da es ebenfalls die Information des zu großen Abstandes bekommt.
Zur Übertragung von für den gesamten Schienenfahrzeugverband relevanten Befehlen, wie beispielsweise einem Öffnungsbefehl für die Türen der Schienenfahrzeuge 1 stehen zudem die Fahrzeugsteuerungen 3 in der Datenkommunikationsverbindung 8 miteinander. Diese Datenkommunikationsverbindung 8 wird auch genutzt, um Befehle zum Beschleunigen und Abbremsen zu übertragen. Wenn z. B. ein Triebfahrzeugführer Fahrzeug 1 beschleunigt bekommt auch Fahrzeug 2 sofort den Befehl, zu beschleunigen. Das System regelt dann den Abstand zwischen den Fahrzeugen. So ist ein gleichzeitiges Beschleunigen besser zu erreichen, als wenn nur das hintere System reagiert.
Es ist hervorzuheben, dass in einer einfachsten Ausführungsform der Erfindung eine Ausstattung lediglich eines nacheilenden Schienenfahrzeugs 1 mit dem Radar-System (bestehend aus der entsprechenden Software und Radar-Sensor 5) als ausreichend erachtet werden kann. Wenn beispielsweise das in der Figur rechts dargestellte Schienenfahrzeug 1 als nacheilendes Schienenfahrzeug 1 eingesetzt ist, kann auf das Radar-System (bestehend aus der entsprechenden Software und Radar-Sensor 5) des in der Figur links dargestellten, dann voreilenden Schienenfahrzeugs 1 verzichtet werden. Bei einem Zweirichtungsverkehr für den Schienenfahrzeugverband ist es jedoch erforderlich, dass beide Schienenfahrzeuge 1 mit den Radar-Systemen ausgestattet sind, so dass beide Schienenfahrzeuge 1 sowohl als voreilendes als auch als nacheilendes Schienenfahrzeug 1 im Schienenfahrzeugverband positioniert sein können.
Es ist ersichtlich, dass die beiden Schienenfahrzeuge 1 keinerlei Längskräfte übertragende mechanische Kupplungen aufweisen. Vielmehr folgt das nacheilende Schienenfahrzeug 1 dem voreilenden Schienenfahrzeug 1 in einem vorgegebenen Abstandsintervall, dessen Einhaltung mit Hilfe der adaptiven Geschwindigkeitsregelung gewährleistet wird.
Ergänzend ist in der Figur eine elektrische Verbindung 9 (sog. „Jumper-Kabel“) gezeigt, welche im Bedarfsfall eine elektrische Verbindung zwischen den beiden Triebzügen 1 des Schienenfahrzeugverbands schafft. Bedarfsweise kann auch eine pneumatische Verbindung zwischen den Endwagen 2 vorgesehen sein. Zudem können für einen Notbetrieb des Schienenfahrzeugverbands, bei dem der Antrieb bei einem der beiden Schienenfahrzeuge 1 nicht verfügbar ist, die beiden Endwagen 2 jeweils eine mechanische Schnittstelle 10 aufweisen, die den Einsatz einer Abschleppstange gestattet.

Claims

Schienenfahrzeugverband, der zwei in ihrer Fortbewegung unmittelbar gekoppelte Schienenfahrzeuge (1) umfasst und in Mehrfachtraktion betrieben ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kopplung der Fortbewegung der zwei Schienenfahrzeuge (1) und zur Einhaltung eines vorgegebenen Abstandsintervalls zwischen den zwei Schienenfahrzeugen (1) eine adaptive Geschwindigkeitsregelung vorgesehen ist, wobei auf eine permanent Kräfte übertragende, mechanische Kopplung zwischen den wenigstens zwei Schienenfahrzeugen (1) verzichtet ist.
Schienenfahrzeugverband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eines der zwei Schienenfahrzeuge (1) des Schienenfahrzeugverbands ein voreilendes Schienenfahrzeug (1) ist, an den sich das andere der zwei Schienenfahrzeuge (1) als nacheilendes Schienenfahrzeug (1) anschließt, wobei auf dem nacheilenden Schienenfahrzeug (1) die adaptive Geschwindigkeitsregelung und deren zugehörige Strahlquellen, Sensoren und Regeleinrichtungen vorgesehen sind.
Schienenfahrzeugverband nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die adaptive Geschwindigkeitsregelung ein Radarsystem, das zugehörige Software und einen Radar-Sensor (5) aufweist, und/oder ein Lidar-System umfasst.
Schienenfahrzeugverband nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den zwei Schienenfahrzeugen (1) des Schienenfahrzeugverbands eine mechanische Schnittstelle (10) vorgesehen ist, die für einen Notfallbetrieb eine mechanische Kupplung der aufeinanderfolgenden Schienenfahrzeuge (1) mittels einer Abschleppstange gestattet.
Schienenfahrzeugverband nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den zwei Schienenfahrzeugen (1) des Schienenfahrzeugverbands eine elektrische Verbindung (9), welche Fahrzeugsteuerungen (3) der zwei Schienenfahrzeuge (1) miteinander koppelt, und/oder eine pneumatische Verbindung vorgesehen ist.
Schienenfahrzeugverband nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Schienenfahrzeuge (1) jeweils Triebzüge sind.
Schienenfahrzeugverband nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Schienenfahrzeuge (1) eine Lokomotive und das andere Schienenfahrzeug ein Triebzug ist.