DE69920001T2

DE69920001T2 - Kontrolle der schmierungsrate der schienenoberkante mit hilfe des pulsweiten-modulations-verfahrens

Info

Publication number: DE69920001T2
Application number: DE69920001T
Authority: DE
Inventors: Sudhir Kumar
Original assignee: Tranergy Corp
Current assignee: Tranergy Corp
Priority date: 1998-03-23
Filing date: 1999-03-22
Publication date: 2005-09-15
Anticipated expiration: 2019-03-23
Also published as: EP1071599B1; US6199661B1; EP1071599A4; BR9909035A; ZA200004962B; AU737193B2; AU3110699A; US6170610B1; CA2325520A1; DE69920001D1; WO1999048743A1; EP1071599A1; CA2653499C; CA2325520C; US6076637A; CA2653499A1

Description

Die US-A-4,930,600 offenbart ein intelligentes, fahrzeugseitiges Schmiersystem für eine gekrümmte und tangentiale Schiene. Dieses Dokument schlägt ein Verfahren zum Aufbringen des Schmiermittels auf die Schiene unter Verwendung eines gesonderten, mit Feder vorbelasteten Schmiermittel-Radsatzes, auf den das Schmiermittel zuerst aufgebracht wird, vor. Dieser Radsatz bringt dann die Schmiermittel auf die Schiene auf. Die Rate einer Schmiermittel-Aufbringung wird durch einen Mikroprozessor gesteuert, ebenso wie eine Anzahl von Betriebsparametern des Zugs und des Gleises, auf dem er fährt. Die US-A-5,477,941 schlug später ein Verfahren zum Aufbringen der Schmiermittel direkt auf die Schiene vor. In diesem Dokument wird vorgeschlagen, zwei Schmiermittel aufzubringen, eines auf die Oberseite der Schiene (Top-of-Rail – TOR) und ein anderes seitlich auf die Schiene (Rail Gage Side – RAGS). In beiden Erfindungen war die logische Steuerung der Rate des Schmiermittels durch den Computer dieselbe. Die Rate eines Schmiermittels R wurde durch die Beziehung R = K·R_D=R_L·V·Nw eingestellt, wobei K eine Ausrüstungs-Faktor-Konstante ist; R_D ein Krümmungs-Faktor basierend auf der Beziehung R_D = K_D·D ist (K_D ist eine Konstante und D ist der Grad der Schienenkrümmung); R_L ein Schmiermittel-Faktor basierend auf R_L = C_L·T ist (C_L ist eine Konstante und T ist die Umgebungstemperatur); V die Zuggeschwindigkeit ist; N die Zahl von Fahrzeugachsen ist und w die durchschnittliche Tonnage/Fahrzeugachse ist; d.h. Nw stellt die gesamte Tonnage des Schienenwagens des Zugs dar. Die vorstehenden Dokumente verbesserten den Stand der Technik in Bezug auf eine Schienenschmierung wesentlich. Die US-A-4,325,347 offenbart ein Abgas-Rezirkulations-System, das ein elektromagnetisches Strömungssteuer-Ventil besitzt. Die US-A-4,325,347 liefert keine Lehre, darüber, wie diese Merkmale mit einer TOR-Technologie zu kombinieren ist. Allerdings ist eine Anzahl neuer Maßnahmen vorgenommen worden, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind.
Zusammenfassung der Erfindung
Dementsprechend ist die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren gerichtet, das im Anspruch 1 beschrieben ist, und auf eine Anordnung, die im Anspruch 11 beschrieben ist.
Vorteilhafte weitere Merkmale sind jeweils in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 10 und 12 beschrieben.
Diese Erfindung verwendet nur eine Schmierung auf der Oberseite der Schiene (Top-of-Rail – TOR) an beiden Schienen ohne eine Schmierung auf der Schienenbreitenseite (Rail Gage Side – RAGS). Das TOR-Schmiermittel wird mit einer großen Genauigkeit in mittels Computer gesteuerten, präzisen Mengen hinter die letzte Achse der letzten Lokomotive aufgebracht, so dass das Schmiermittel zu dem Zeitpunkt verbraucht wird, zu dem der gesamte Zug vorbeigefahren ist, und zwar unter allen Schienen-, Geschwindigkeits-, Temperatur- und Zuggrößen-Zuständen. Für ein TOR-Schmiermittel-System ist es wichtig, dass das Schmiermittel berechnet wird und genau so aufgebracht wird, dass kein Schmiermittel verschwendet wird, so dass ein maximaler Vorteil erreicht wird und dass kein Schmiermittel auf der Schiene verbleibt, nachdem der Zug vorbeigefahren ist. Diese Erfindung macht deshalb von einer Technik Gebrauch, die zuvor als das Verfahren einer hydraulischen Impuls-Breiten-Modulation (Puls-Width Modulation – PWM oder %PWM) bezeichnet wurde, das die Menge eines Schmiermittels, die zugeführt wird, steuert bzw. regelt. Dieses Verfahren ist viel genauer als die verschiedenen, herkömmlichen Pumpen. Dieses Verfahren ist auch billiger und besitzt eine viel höhere Zuverlässigkeit, da es nur ein sich bewegendes Teil verwendet. Bei diesem Verfahren wird die Zeit in eine Reihe von Fenstern, wobei jedes aus ein paar Sekunden besteht, unterteilt. Schmiermittel, zugeführt von einem Druckbehälter über lange Schläuche zu einem mittels Solenoid gesteuerten Ventil, wird dann durch die Dauer innerhalb dieses Zeitfensters, für das der Computer eine Berechnung vornimmt und das Ventil öffnet, dosiert.
Aufgrund des weiten Temperaturbereichs, der im Eisenbahnbetrieb vorhanden ist, kann sich die Viskosität des Schmiermittels wesentlich ändern. Diese Änderungen in der Viskosität, verbunden mit den langen Schläuchen, die in einer Lokomotive benötigt werden, können große Variationen in dem Widerstand des Schlauchs für den Schmiermittelfluss verursachen. Diese Variationen müssen kompensiert werden, um die korrekte Schmiermittel-Zuführungsrate zu erhalten. Diese Erfindung schafft deshalb ein Viskosität/Temperatur-Kompensations-Verfahren, in dem eine Viskositäts-Temperatur-Kurve des Schmiermittels zusammen mit einigen Feldtests eine Korrelation in der Öffnungszeit des Solenoid-Ventils (%PWM) in jedem Zeitfenster so liefert, dass der vorgesehene Wert des Schmiermittels zu der Schiene auch zugeführt wird, wenn sich die Schmiermittel-Temperatur über einen breiten Bereich variieren kann.
Falls die Temperatur auf sehr niedrige Werte abfällt, kommt unzureichendes Schmiermittel aus den Düsen auch dann heraus, wenn die Solenoid-Ventile in allen Zeitfenstern vollständig offen sind. Diese Erfindung verwendet dann einen elektronischen oder elektro-mechanischen Druckregulator, um den Druck in dem Behälter zu ändern, um einen ausreichenden Schmiermittelfluss unter Bedingungen niedriger Temperatur zu erhalten.
Diese Erfindung definiert auch ein Verfahren, um genauer den Effekt einer Tonnage des Zugs in Bezug auf die Schmiermittelrate zu bestimmen. Es setzt ein experimentelles Messen des Schienenkopf-Adhäsionskoeffizienten ein, nachdem der Zug passiert ist, und zwar für mehrere Schmiermittelraten für jede Zug-Tonnage. Für die korrekte Schmiermittelrate für eine gegebene Zug-Tonnage wird der Adhäsionskoeffizient auf der Schiene, nachdem der Zug passiert ist, oberhalb von 80% des Werts liegen, der auf einer sauberen, trockenen Schiene erreicht wird. Diese Werte sind tabellarisch für jede Tonnage angegeben und die Tabelle ist in dem Speicher des Computers der Lokomotive für eine Berechnung gespeichert. Vor einem Starten des Zugs gibt der Ingenieur die Tonnage des Zugs in dem Tastenfeld des Computers ein. Der Computer verwendet dann die interne Tabelle, um den geeigneten Korrektur-Faktor für diese Tonnage auszuwählen.
Die vorliegende Erfindung verwendet auch eine neue Logik zum Abschalten des Schmiermittels, wenn dynamische oder Luftbremsen bei einem Zug angewandt werden. Unter Verwendung dieser neuen Erfindung kann das intelligente Schienen-Schmierverfahren ökonomischer, effektiver, genauer und zuverlässiger gemacht werden.
Die verbesserte Gleichung für die Aufbringung des Schmiermittels auf die Oberseite der Schienen ist:
%PWM=K·R_D·f₁(T₁)·V·f₂(W), wobei f₁(T_L) eine Funktion der Schmiermittel-Temperatur ist und f₂(W) eine Funktion der Zug-Tonnage ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt ein schematisches Diagramm der Computer-Steuerung der Rate der Schmiermittelaufbringung auf zwei Schienen.
2 stellt die Zeitfenster des Konzepts der hydraulischen Impulsbreiten-Modulation (PWM oder %PWM) dar.
3 zeigt einen typischen Ausdruck der Viskosität gegenüber der Temperatur für ein Schmiermittel.
4 stellt eine elektro-mechanische Anordnung dar, um einen Behälterdruck zu ändern.
5 stellt dar, wie eine Aufbringung eines Schmiermittels einer Betätigung der Bremse aufhört und dann erneut mit einer Freigabe der Bremse startet.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
In diesem Schienen-Schmiermittel-System wird das Schmiermittel auf die Schiene nahezu kontinuierlich auf eine tangentiale ebenso wie auf eine gekrümmte Schiene aufgebracht. Es ist erwünscht, die geringste Menge eines Schmiermittels zu verwenden, die unter allen Schienen-, Geschwindigkeit-, Temperatur- und Zuggrößen-Fällen notwendig ist, um die Betriebskosten gering zu halten. Die vorliegende Erfindung hat deshalb mehrere, neue Verfahren entwickelt, um genau die minimale Menge eines Schmiermittels, die benötigt wird, zu berechnen und sie auf die Schiene präzise mit der Hilfe eines Computers aufzubringen.
1 stellt das allgemeine, schematische Diagramm des TOR-Schmiermittel-Aufbringungssystems der Erfindung dar. Der Computer 29 empfängt die Eingaben und steuert die Aufbringung des Schmiermittels. Das Schmiermittel wird in einem Behälter oder einem Reservoir 8 gehalten, das unter einem Druck „p", reguliert durch einen Regulator 23, unter Druck gehalten wird. Die Luft für die Druckerzeugung wird von einer Druckluftversorgung 10 der Lokomotive genommen, die sich unter einem höheren Druck „P_A" befindet als der Druck „p", der durch den Schmiermittel-Behälter erforderlich ist. Das Schmiermittel fließt durch lange Schläuche oder Kanäle, um die Aufbringungs-Düsen 25 und 31 zu erreichen, die das Schmiermittel auf die Oberseite der zwei Schienen 26 und 32 aufbringen. Der Computer 29 nimmt eine geregelte und isolierte Spannung/Energie von der Lokomotive 9 auf, sammelt die Betriebs-Eingabedaten und steuert die Rate einer Schmiermittel-Aufbringung. Viele der Computer-Eingaben sind dieselben wie in der vorstehend erwähnten US-A-4,930,600 und der 5,477,941. Diese sind: Zuggeschwindigkeit 13, Kurvensensor 14, Fahrtrichtung 15, Schienensensor 16, Umgebungstemperatur 21 und manuelle Eingabe der nachlaufenden Tonnen der Wagen 27M. Eine wichtige Eingabe, die benötigt wird, ist die Temperatur des Schmiermittels. Die Viskosität des Schmiermittels ändert sich wesentlich mit der Temperatur. Die Temperatur des Schmiermittels wird durch einen Sensor 22, der in einer Durchflussleitung platziert ist, gemessen. Eine Änderung in der Temperatur ändert die Strömungsrate, was zu Abweichungen von dem vorgesehenen Wert führt. Die Strömungsrate muss nahe zu dem vorgesehenen Wert für den Verbrauch des Schmiermittels gehalten werden. Dieser Teil der Erfindung wird später diskutiert. Die verbesserte Gleichung für eine TOR-Schmiermittel-Durchflussrate ist R = K·R_D·f₁(T_L)·V·f₂(W).
Eine Schwierigkeit, die sich bei niedrigen Temperaturen ergeben kann, ist diejenige, dass das Schmiermittel nicht ausreichend fließen kann, wenn es sehr kalt und viskos ist. Um diese Eventualität zu beseitigen macht diese Erfindung von einem Ausgangsignal 28 von dem Computer zu einem Druckregulator 23 Gebrauch, der den Druck in dem Behälter auf einen höheren Wert, geeignet für die kältere Temperatur, ändert. Demzufolge kann der Fluss entsprechend zu den vorgesehenen Werten auch für kältere Temperaturen fortfahren. Ein elektronischer Druckregulator kann für diesen Zweck verwendet werden. Diese Regulatoren sind relativ teuer, und deshalb kann eine unterschiedliche Maßnahme, die zwei herkömmliche Regulatoren verwendet, verfolgt werden, wie dies später diskutiert ist.
Eine andere Eingabe, die bei dieser Erfindung hinzugefügt worden ist, ist die Anwendung der dynamischen Bremse 17 und die Entwicklung einer neuen Logik für die Anwendung und Freigabe der automatischen/Luftbremse 18. Ein Druckwandler 19, der den Luftbremsendruck 20 misst, und eine neue Logik werden für diesen Zweck verwendet, wie dies nachfolgend erläutert werden wird.
Ein wichtiger Teil dieser Erfindung ist die Verwendung der Technik der Hydraulik-Impulsbreiten-Modulation. Die Solenoid-Ventile 12 und 6, die normalerweise als Vorrichtung zum Öffnen oder Schließen eines Durchflusses für pneumatische oder hydraulische Kreise verwendet werden, werden in dieser Erfindung als Vorrichtung verwendet, um präzise eine Strömung mit einem Computer zu steuern, während nur ein sich bewegendes Teil in jeder Leitung verwendet wird. Um ein schnelles, hydraulisches Ansprechverhalten an den Zuführungsenden 25, 31 beizubehalten, sind Absperrventile 24, 30 notwendig, um zu verhindern, dass Schmiermittel in den Schläuchen in den Solenoid-Ventilen und den Düsen heraustropft, wenn die Solenoid-Ventile geschlossen sind.
Die Technik der Hydraulik-Impulsbreiten-Modulation einer Strömungssteuerung wird konzeptmäßig in 2 erläutert. Die Computer-Logik unterteilt die Zeit in sequenzielle Zeitfenster von ein paar Sekunden jeweils. Das Zeitfenster kann sogar geringer als eine Sekunde sein, falls dies erwünscht ist, allerdings sollte diese Zeit mit der Zeit vergleichbar. sein, die durch den Solenoid erforderlich ist, um sich zu öffnen und zu schließen. 2 stellt drei Zeitfenster 33, 34, 35 mit einer Periode τ jeweils dar. Das Fenster 34 ist das vorab eingestellte Fenster, 33 ist das Fenster, das gerade abgeschlossen ist, und 35 ist das nächste Fenster. Für jedes Fenster bestimmt, basierend auf den Eingaben, der Computer die Dauer %PWM 36, für die das Solenoid-Ventil geöffnet werden soll. Es wird für die Dauer 37 geschlossen. Für den Zweck einer Berechnung wird das Fenster in mehrere Abschnitte unterteilt. Zum Beispiel wird eine 16-Bit-CPU 32.768 Teile vorsehen. Deshalb ist die Genauigkeit, mit der %PWM berechnet wird, sehr hoch. Die Menge eines Schmiermittels, die dann durch das Solenoid-Ventil fließen wird, hängt von dieser Zeitdauer für %PWM ab. Andere Parameter, die das Strömungsvolumen beeinflussen, sind der Druck „p" in dem Schmiermittelbehälter, die Schmiermittel-Temperatur/Viskosität und die Schlauchlänge zwischen dem Behälter und der Düse. Der Behälterdruck wird auf einem vorgesehenen Wert gehalten. Deshalb kann %PWM durch eine Software so eingestellt werden, dass die Strömung der vorgesehene Wert sogar bei einer Änderung der Temperatur des Schmiermittels sein wird. Unter Verwendung dieses Verfahrens werden eine hohe Genauigkeit ebenso wie eine hohe Zuverlässigkeit (da nur ein sich bewegendes Teil in dem Solenoid vorhanden ist) erreicht.
3 stellt einen typischen Ausdruck 38 der kinematischen Viskosität gegenüber der Temperatur eines Schmiermittels dar. Das Schmiermittel wird nicht unterhalb seiner Eingießpunkt-Temperatur 39 fließen. Ein solches Diagramm muss experimentell für das Schmiermittel, das verwendet werden soll, bestimmt werden, um eine Änderung in %PWR" der 2 zu entwickeln, um eine Änderung in der Temperatur des Schmiermittels zu berücksichtigen. Der Fluss des Schmiermittels in den Schläuchen ist laminar, da die kritische Reynolds-Zahl nicht überschritten wird. Für diesen Fall ist der Druckabfall aufgrund einer viskosen Reibung proportional zu der kinetischen Viskosität (3). Die Strömung erhöht sich mit einer verringerten Viskosität bei warmen Temperaturen und sie verringert sich mit einer erhöhten Viskosität bei kalten Temperaturen. Eine Korrektur von %PWM wird deshalb notwendig, um sicherzustellen, dass sich derselbe Fluss bei allen Temperaturen entwickelt.
Es ist notwendig, mindestens drei Strömungstests durchzuführen, um den Effekt der Temperatur und der Viskosität in Bezug auf die Strömung zu bestimmen und dann eine Korrektur für den Temperatur-Effekt vorzunehmen. Einer dieser Tests ist ein solcher bei Raumtemperatur (70°F), einer bei kalten oder niedrigen Temperaturen (beispielsweise 20°F) und der letzte ist derjenige bei warmen Temperaturen (wie beispielsweise 120°F). Es wird die Strömung unter einem gegebenen %PWM (wie beispielsweise 50%) für die drei Temperaturen gemessen. Falls die Strömung für die drei Temperaturen F(Raum), F(kalt) und F(warm) sind, wird die Korrektur für die Strömung durch Einstellen des Temperatur-Faktors 1 für F(Raum) mit F(Raum)/F(kalt) für F(kalt), und F(Raum)/F(warm) für F(warm) vorgenommen. Demzufolge erhöht sich f₁(T) für kalte Temperaturen und verringert sich für warme Temperaturen, wodurch dieselbe Strömung wie bei Raumtemperatur für den gesamten Temperatur-Bereich von Winter zu Sommer erreicht wird. Ein solcher experimenteller Test ermöglicht die Bestimmung der funktionalen Beziehung f₁(T) für das ausgewählte Schmiermittel und die Lokomotive, die eingesetzt ist.
Feldversuche sind für Züge mit unterschiedlicher Tonnage notwendig, um die korrekte Beziehung zwischen der Gesamttonnage eines Zugs und der korrekten Menge eines Schmiermittels für jeden zu bestimmen. Das Schmiermittel sollte unter unterschiedlichen %PWM für einen gegebenen Zug aufgebracht werden. Das korrekte %PWM wird durch Messen des Adhäsions-Koeffizienten auf der Oberseite der Schiene, nachdem der Zug vorbeigefahren ist, bestimmt. Wenn ein Wert von 80% einer Adhäsion für eine trockene Schiene erreicht ist, sollte der Wert des entsprechenden %PWM für die Tonnage des Zugs, der getestet ist, ausgewählt werden. Während dieser Tests werden die Temperatur, die Krümmung und die Geschwindigkeit beibehalten. Auf diese Art und Weise werden Schmiermittel-Raten für Tonnagen von 1.000 bis 30.000 Tonnen (zum Beispiel) erhalten und eine Tabelle von Schmiermittel-Raten-Faktoren für unterschiedliche Tonnagen des Zugs wird erstellt. Diese Tabelle, dargestellt durch f₂(w), wird in dem Speicher des Computers zum Bestimmen exakt des PWM oder %PWM für eine Aufbringung des Schmiermittels gespeichert. Demzufolge lautet die verbesserte Formel für die Aufbringung des Schmiermittels: %PWM = K·R_D·f₁(T₁)·V·f₂(w).
Der Computer berechnet die Impulsbreite, die zu %PWM (36 Information 2) umgewandelt werden kann. Die Periode τ wird in eine große Anzahl von Teilen (wie beispielsweise 32.780) unterteilt. Der Computer 29 berechnet die Teile, für die der Solenoid offen ist. Dies definiert die Menge an Schmiermittel, die in einer Periode τ oder einem Impuls herausgelangt. Da der Druck konstant ist, ist die Strömung durch diese Impulsbreite (PWM) für eine gegebene Temperatur definiert. Die Angaben in der vorstehenden Beziehung für %PWM sind alles Zahlen, d.h. sie haben keine Einheiten. So ist %PWM eine Zahl, das bedeutet zum Beispiel 3278. In diesem Beispiel ist 3278/32780 der Anteil der Periode τ, für die das Solenoid-Ventil offen ist. %PWM ist in diesem Beispiel 10%.
Die Basislinie einer Strömung ist diejenige bei Raumtemperatur. Falls sich die Temperatur erhöht, fällt die Viskosität des Schmiermittels ab. Die Strömung wird allerdings gleich wie bei Raumtemperatur durch entsprechendes Reduzieren von PWM gehalten, so dass die Strömung noch dieselbe ist. So wird sich, wenn sich die Temperatur ändert, PWM in einer solchen Art und Weise ändern, dass eine Strömung noch dieselbe ist, obwohl sich die Viskosität geändert hat. Dabei ist eine Tabelle, entwickelt für jeden Parameter, in Computereinheiten vorhanden, so dass, für eine gegebene Temperatur, Kurve, Geschwindigkeit und Tonnage, wenn alle Elemente multipliziert werden, die Zahl 3278, in dem vorstehenden Beispiel, erhalten wird.
Falls der Zug bei Temperaturen arbeitet, die kühler als die niedrigsten Temperaturen sind, die unter Verwendung von 100% PWM erhalten sind, setzt die vorliegende Erfindung eine Rückführungs-Steuerung eines Drucks „p" 11 in den Schmiermittel-Behälter durch Anheben davon auf einen höheren Wert unter Verwendung eines elektronischen Druckregulators 23 ein, so dass das kalte, viskose Schmiermittel ausreichend fließen kann, um den vorgesehenen Wert der Aufbringung des Schmiermittels innerhalb von 100% PWM des Solenoid-Ventils zu erreichen. Die elektronischen Druckregulatoren sind teuer. Deshalb ist ein kostengünstigeres Design in 4 dargestellt, das zwei herkömmliche, mechanische Druckregulatoren 41 und 42 verwendet, die durch ein Zweiwege-Solenoid-Ventil 40 verbunden sind. Dieser Solenoid wird durch eine Eingabe von dem Computer 29 getriggert, um den Solenoid, der verwendet werden soll, zu ändern, wenn sich die Temperatur um einen großen Betrag ändert. Jeder Druckregulator wird auf einen vorab ausgewählten Druckwert, geeignet für die zwei Bereiche einer Temperatur, die von sehr kalt zu sehr warm benötigt werden, eingestellt. Die zwei Regulatoren 41 und 42 sind über eine Y-Verbindung 43 mit dem Behälter oder dem Reservoir 8 verbunden.
Ein anderer, wichtiger Punkt, der Teil dieser Erfindung ist, ist das Verfahren zum Unterbrechen einer Schmiermittel-Aufbringung, wenn eine Bremse angewandt wird, und ein Wiederaufnehmen der Aufbringung des Schmiermittels, wenn Bremsen freigegeben werden. Dies ist in 5 als ein Ausdruck eines Bremsen-Rohrleitungsdrucks gegenüber der Zeit dargestellt. Der Luftbremsen-Leitungsdruck p₀ kann innerhalb eines kleinen Bereichs aufgrund einer geringen Luftleckage und des Kompressors, der den Luftbehälter wieder unter Druck setzt, fluktuieren. Diese Fluktuationen sollten nicht für eine Anwendung der Luftbremse oder ein Lösen dieser fehlinterpretiert werden. In 1 ist ein Druckwandler 19 dargestellt. Er nimmt den momentanen Luftleitungsdruck p₀ (5) auf und verfolgt ihn, indem er als unverändert behandelt wird. Wenn der Abfall des Luftleitungsdrucks einen vordefinierten Wert Δp₁ übersteigt, erkennt der Computer, dass die Bremsen betätigt worden sind. In 5 beginnt ein Bremsen bei 44, allerdings erkennt der Computer das Anwenden der Bremse bei 45, wenn die Aufbringung des Schmiermittels unterbrochen wird. In 5 ist das Anwenden der Luftbremse für Darstellungszwecke in drei Stufenabfällen in dem Luftleitungsdruck dargestellt; zuerst bei 44, dann bei 46, und schließlich bei 47. In der tatsächlichen Benutzung kann die Luftbremse unterschiedlich angewandt werden. In allen Fällen ist allerdings die Anwendung der Luftbremse dem Druckabfall der Luftbremsleitung zugeordnet. Diese Änderungen des Drucks (bei 44, 46 und 47 in 5) sind alles Druckabfälle. So erkennt der Computer sie dahingehend, dass die Anwendung der Luftbremse fortfährt. Bei 48 wird der Luftdruck nicht weiter reduziert. Bei 49 wird die Anwendung der Luftbremse gestoppt und der Bremsleitungsdruck beginnt damit, anzusteigen. Der Computer erkennt nicht die kleinen Oszillationen entsprechend dem Programm. Nur wenn der Druck um einen vordefinierten Wert Δp₂ bei 50 angestiegen ist, erkennt der Computer die Freigabe der Bremse und die Aufbringung des Schmiermittels wird wieder aufgenommen. Die Drücke Δp₁ und Δp₂ sind durch das Programm und das Schienen-System auswählbar.
Ein anderer Teil dieser Erfindung ist die Verwendung eines Absperrventils 24, 30, eingestellt bei unterschiedlichen psi-Drücken 6,9–103,5 kNm^–2 (1–15psi), unmittelbar vor der Schmiermittel-Aufbringungsdüse, und zwar zwischen dem gepulsten Solenoid-Ventil und der Aufbringungsdüse 25, 31. Die Verwendung dieses Absperrventils verbessert die hydraulische Ansprechzeit der Schmiermittel-Aufbringung oder deren Unterbrechung. Sie verbessert auch den Schmiermittel-Strahl dahingehend, dass er ein durchgehender Strahl wird, im Gegensatz zu einem langsamen Tropfen, während des Intervalls zwischen dem geschlossenen und dem offenen Zyklus der Solenoid-Ventile.

Claims

Verfahren zum Kontrollieren der Schmiermittel-Flussrate für eine Lokomotive (9) des Aufbaus, der eine Düse (25, 31) zum Aufbringen eines Schmiermittels auf die Oberseite einer Schiene hinter der letzten Achse der Lokomotive (9), einen Schmiermittel-Vorratsbehälter (8), eine Schmiermittel-Leitung, die den Vorratsbehälter (8) mit der Düse verbindet, eine Einrichtung (10), um den Schmiermittel-Vorratsbehälter (8) unter Druck zu setzen, und eine Computereinrichtung (29), um den Fluss des Schmiermittels zu kontrollieren, besitzt, das die Schritte aufweist: a) Patzieren mindestens eines Solenoid-Ventils (6, 12) in dem Schmiermittel-Kanal; b) Definieren einer Reihe von sequenziellen Zeitfenstern (33, 34, 35), wobei jedes Zeitfenster eine bekannte Zeitperiode besitzt; c) Berechnen in der Computereinrichtung (29) einer einzelnen Ventil-Öffnungszeitdauer (36), die eine erwünschte Schmiermittel-Flussrate erzeugen wird, wobei die Zeitdauer ein Prozentsatz des definierten Zeitfensters ist; und d) Öffnen des Solenoid-Ventils (6, 12) für die einzelne Zeitdauer während jedes Zeitfensters.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin den Schritt eines Kontrollierens der unter Druck setzenden Einrichtung (10) aufweist, um einen regulierten Druck in dem Schmiermittel-Vorratsbehälter (8) zu erzielen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin den Schritt eines Kompensierens von kalten Temperaturen aufweist, umfassend die Schritte eines Definierens einer Schmiermittel-Solltemperatur, unterhalb der eine Kompensation erforderlich ist, Erfassen der Schmiermittel-Temperatur, und wenn die Schmiermittel-Temperatur unterhalb der Solltempertur liegt, Erhöhen des Drucks in dem Vorratsbehälter (8).
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, gekennzeichnet dadurch, dass es weiterhin den Schritt eines Kompensierens von Änderungen in der Schmiermittel-Viskosität aufgrund von Temperaturänderungen aufweist, umfassend die Schritte: a) Erzeugen einer Viskosität-Temperatur-Kurve für das Schmiermittel und Verwenden davon als eine Führung, wie sich eine Viskosität mit der Temperatur ändert; b) Heranziehen von Schmiermittel-Fluss-Messungen an der Lokomotive (9), um eine Ventil-Öffnungszeit-Korrektur-Tabelle für verschiedene Temperaturen zu erzeugen, und Speichern der Tabelle in der Computereinrichtung (29); c) Erfassen der Schmiermittel-Temperatur; d) Durchsehen der Ventil-Öffnungszeit-Korrektur in der gespeicherten Tabelle, entsprechend zu der erfassten Schmiermittel-Temperatur; und e) Einstellen der Ventil-Öffnungszeit-Dauer entsprechend der Temperatur-Korrektur-Tabelle so, dass die Menge pro Ventil-Öffnungszeit-Dauer nicht durch Änderungen in der Temperatur beeinflusst wird.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, gekennzeichnet dadurch, dass es weiterhin den Schritt eines Kompensierens der Tonnage eines Zugs aufweist, umfassend die Schritte: a) experimentell Messen des Schienenkopf-Adhäsionskoeffizienten, nachdem Züge mehrerer unterschiedlicher, bekannter Tonnagen hindurchgefahren sind, während Schmiermittel unter verschiedenen, unterschiedlichen, bekannten Flussraten aufgebracht wird; b) Auswählen der erwünschten Schmiermittel-Flussrate für einen Zug mit einer gegebenen Tonnage, der einen Adhäsionskoeffizienten, der mindestens 80% des Werts, erreicht auf einer sauberen, trockenen Schiene, erzeugt.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Berechnungsschritt für die Zeitdauer entsprechend der Beziehung %PWM = K·R_D·f₁(T_L)·V·f₂(w) durchgeführt wird, wobei K ein Ausrüstungsfaktor ist, R_D der Kurven-Faktor basierend auf R_D = K_D·D ist, K_D eine Kurvenkonstante ist und D der Krümmungsgrad der Spur ist, f₁(T_L) eine Funktion einer Schmiermittel-Temperatur ist, V eine Zuggeschwindigkeit ist und f₂(w) eine Tonnage-Funktion ist.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin den Schritt eines Zuführens zu der Computereinrichtung (29) einer An zeige der Anwendung der dynamischen Bremsen der Lokomotive (9) und selektives Unterbrechen des Flusses an Schmiermittel, wenn die dynamischen Bremsen angewandt werden, aufweist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin die Schritte eines Speicherns der gemessenen Werte in einer Tabelle in der Computereinrichtung (29) und Entwickeln einer vollständigen Tabelle durch Interpolation aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es den weiteren Schritt eines Anordnens eines Absperrventils (24, 30) unmittelbar vor der Schmiermittel-Aufbringdüse (25, 31) zwischen dem Solenoid-Ventil (6, 12) und der Aufbringungsdüse (25, 31) aufweist.
Verfahren nach Anspruch (9), dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin den Schritt eines Einstellens des Absperrventils (24, 30) zwischen 6,9 und 103,5 kNm^–2 (1 und 15 psi) umfasst.
Schmiermittel-Aufbringungsanordnung für eine Lokomotive (9) zum Aufbringen eines Schmiermittels auf die Oberseite einer Schiene hinter der letzten Achse der Lokomotive (9), aufweisend eine Düse (25, 31) zum Aufbringen des Schmiermittels auf die Oberseite einer Schiene (26, 32), einen Schmiermittel-Vorratsbehälter (8), einen Schmiermittel-Kanal, der den Vorratsbehälter (8) mit der Düse (25, 31) verbindet, eine Einrichtung (10), um den Schmiermittel-Vorratsbehälter (8) unter Druck zu setzen, ein Solenoid-Ventil (12, 6) in dem Schmiermittel-Kanal, einen Computer (29), der eine Reihe von sequenziellen Zeitfenstern (33, 34, 35) definiert, zu jeder Zeit, die eine bekannte Zeitperiode hat, und eine einzelne Ventilöffnungs-Zeitdauer (36) berechnet, die eine erwünschte Schmiermittel-Flussrate erzeugen wird, wobei die Zeitdauer ein Prozentsatz des definierten Zeitfensters ist, ein Absperrventil (24, 30) in dem Kanal unmittelbar vor der Schmiermittel-Aufbringungsdüse (25, 31) zwischen dem pulsierenden Solenoid-Ventil (6, 12) und der Aufbringungsdüse (25, 31).
Schmiermittel-Aufbringungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrventil (24, 30) auf ungefähr 6,9 und 103,5 kNm^–2 (1–15 psi) eingestellt ist.