EP3275759B1 - Verfahren zum erhöhen eines rad-schiene-reibwerts bei einem schienenfahrzeug - Google Patents

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EP3275759B1
EP3275759B1 EP17183568.9A EP17183568A EP3275759B1 EP 3275759 B1 EP3275759 B1 EP 3275759B1 EP 17183568 A EP17183568 A EP 17183568A EP 3275759 B1 EP3275759 B1 EP 3275759B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
fluid
rail
wheel
outlet nozzle
jet
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP17183568.9A
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English (en)
French (fr)
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EP3275759A1 (de
Inventor
Thomas KÜNZEL
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alstom Transportation Germany GmbH
Original Assignee
Bombardier Transportation GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Bombardier Transportation GmbH filed Critical Bombardier Transportation GmbH
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Application granted granted Critical
Publication of EP3275759B1 publication Critical patent/EP3275759B1/de
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Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C15/00—Maintaining or augmenting the starting or braking power by auxiliary devices and measures; Preventing wheel slippage; Controlling distribution of tractive effort between driving wheels
    • B61C15/08—Preventing wheel slippage
    • B61C15/085—Preventing wheel slippage by dispersion of a fluid, e.g. containing chemicals

Definitions

  • the invention relates to a method for increasing a wheel-rail friction coefficient in a rail vehicle, a device for carrying out the method and a rail vehicle with the device.
  • sand usually gravel
  • a leading wheel set e.g. on snow, ice, rain, leaves, dirt or similar on the rail.
  • sand or gravel pieces are ground by the wheel and increase the coefficient of friction between the wheel and the rail.
  • the system used today with sand has the following principal disadvantages:
  • the sand is heavy.
  • Correspondingly large containers must be carried along on the rail vehicle.
  • a dosage of the sand, a response and a run after a shutdown is possible only with relatively large tolerances.
  • the sand must be well dried or dried further during operation. Pipes for the sand need to be heated. Wheels are only exposed to sand from one side, sanding in case of a change of direction is usually not possible.
  • a filling of a sanding plant is classified as harmful by a dust formation associated with it, so that automatic filling systems are needed.
  • the publication DE 10 2013 016 881 A1 describes a dispensing device for a first Reibwertmodifikator, a second Reibwertmodifikator or a mixture thereof.
  • Each coefficient of friction modifier can be solid, granular, pasty or liquid.
  • the dispensing device is provided for a rail vehicle.
  • the disadvantage here is that solid, granular Reibwertmodifikatoren can cause the same problems as sand or gravel.
  • Pasty or liquid Reibwertmodifikatoren can be displaced in a driving operation of a wheel-rail pairing or drain from a wheel surface or a rail surface.
  • an adhesive material is known, which is obtained from a shell adhesive.
  • the clam adhesive sticks firmly under water on almost any kind of surface and is robust.
  • the component dihydroxyphenylalanine (DOPA) which is an amino acid, contributes to this. From this, adhesives are already being derived which can be used in medicine.
  • a polymer adhesive having DOPA-derived nitrodopamine groups also has the property of decomposing under the irradiation of ultraviolet light. As a result, the shell adhesive is removable again.
  • the clam adhesive is also biocompatible. The disadvantage here is that, apart from an application in medicine, no further field of application has yet been found.
  • the invention is therefore based on the object to provide a method and an apparatus with which a wheel-rail coefficient of friction is increased, wherein an improved Reibwerter Chandes material is used.
  • the object is achieved in a method for increasing a wheel-rail coefficient of friction in a rail vehicle, wherein at least one fluid in a device is conducted from at least one storage container through at least one fluid connection to at least one outlet nozzle and in the direction of a wheel rail. Pairing out of the outlet nozzle, wherein at least one control unit controls at least an amount of the fluid.
  • the fluid adheres to a wheel-rail mating and forms at least one sticky surface, the fluid containing an amino acid, e.g. Dihydroxyphenylalanine (DOPA) and / or a related amino acid, e.g. Nitrodopamine, includes.
  • DOPA Dihydroxyphenylalanine
  • Nitrodopamine includes.
  • the advantage of the solution according to the invention is that, instead of sand, a novel fluid or a novel Newtonian or non-Newtonian fluid is used to increase the coefficient of friction.
  • a novel fluid or a novel Newtonian or non-Newtonian fluid is used to increase the coefficient of friction.
  • the fluid adheres to a wheel-rail pairing, ie on a wheel and / or a rail, and forms a sticky surface, so that the friction between the wheel and the rail is increased in a rolling of the wheel.
  • the fluid is stored and guided in a device comprising the reservoir, the fluid connection and the outlet nozzle.
  • the fluid is liquid-like or paste-like and is sprayed or sprayed in the direction of the wheel-rail pairing.
  • the fluid may thus be a Newtonian liquid or a non-Newtonian liquid and as such better guided and metered than e.g. Sand.
  • a fluid jet can be directed by spraying or spraying targeted to the wheel-rail pairing.
  • the fluid is biodegradable, particularly under the influence of ultraviolet radiation.
  • the fluid is biodegradable, particularly under the influence of ultraviolet radiation.
  • residues on the wheel and / or the rail are avoided. In particular, no polluting substances.
  • the fluid comprises at least one further constituent of a mussel adhesive.
  • This type of amino acid is biodegradable and water resistant and thus well usable even in rainy or humid weather. Nitrodopamine is redeposable under the influence of ultraviolet radiation.
  • the fluid may include at least one antifreeze that prevents freezing of the fluid in the device. In this way, the fluid is well usable even in cold weather.
  • the fluid may include at least one additive that prevents sticking of the fluid in the device and evaporates upon exit of the fluid from the outlet nozzle.
  • the reservoir, the fluid line and the outlet nozzle are protected from solidified fluid settling.
  • the fluid may have a specific gravity which is smaller than the specific gravity of sand, in particular gravel, and / or the fluid may be harmless to health. It is advantageous if the specific gravity of the fluid is smaller than that of sand, because this can be reduced by a rail vehicle mitologiedes weight.
  • a health-friendly fluid is advantageous for the maintenance personnel and it can be dispensed with a complex automatic filling of the device.
  • the reservoir is fluidly connected via the fluid connection with the outlet nozzle and the control unit is at least one actuator with the fluid connection in operative connection.
  • the outlet nozzle comprises at least one adjusting device, by means of which at least one property of at least one fluid jet is adjustable.
  • the fluid jet can be adjusted as needed.
  • the property of the fluid jet can thereby determine a size of a wetted surface on the wheel and / or the rail. As a result, an amount of the required fluid can be optimized.
  • the property of the fluid jet is at least one beam direction, at least one beam strength and / or at least one beam shape.
  • the beam direction and the beam strength can be set more accurately than e.g. when using sand.
  • a beam shape may e.g. be adjusted depending on the viscosity of the fluid.
  • At least one hydraulic pump, at least one maintenance unit, at least one check valve and at least one shut-off valve are arranged between the reservoir and the outlet nozzle, the maintenance unit preferably comprising at least one filter, at least one separator and at least one pressure reduction.
  • the components mentioned allow a good handling of the fluid within the device.
  • the filter is for cleaning the fluid and separators for separating e.g. excess water from the fluid.
  • the pressure reduction includes a pressure relief valve, which, despite possibly variable pressures on the inlet side, ensures that a certain outlet pressure is not exceeded on the outlet side.
  • the actuating device is in operative connection with at least one valve device in the fluid connection.
  • the actuating device together with the valve device serves to influence a flow rate or a metering of the fluid and can be actuated automatically or manually by means of the control unit.
  • At least one first fluid supply line and at least one second fluid supply line are arranged on opposite sides of a wheel in one direction of travel of the rail vehicle, and by means of at least one direction of travel switching, the fluid supply line belonging to the respective current travel direction can be activated. It is advantageous that the wheel-rail pairing can be wetted in both directions of travel of the rail vehicle of the fluid.
  • the device has at least one surface structure coming into contact with the fluid, which prevents sticking of the fluid to the surface structure, wherein the surface structure has, in particular, a lotus effect.
  • the lotus effect refers to the low wettability of a surface, as can be observed in a lotus plant surface, which has a special surface structure. Accordingly, liquids emit surface structures that are technical imitations of the natural surface structures of the lotus plant. Low wettability surface structures are also referred to as hydrophobic surfaces. It is important that sticking of the fluid to the surface structure in the device be prevented because it can prevent blockages and / or constrictions in the device.
  • the device can be heated and / or cooled.
  • the device can be operated both in cold and in warm ambient temperatures.
  • a rail vehicle with the device according to the invention.
  • the figure shows a schematic structure of a device according to the invention.
  • the device 1 according to the invention and two wheels 2 of a rail vehicle otherwise not shown are shown.
  • the wheels 2 move on a rail or running rail 3.
  • the device 1 comprises fluid power components which are arranged in a predetermined sequence along a fluid connection or a fluid line 5.
  • the fluid connection may comprise at least one tube and / or at least one tube.
  • the fluid connection 5 starts at a reservoir 4 for the fluid and continues to a hydraulic pump 6 adapted to the fluid.
  • a maintenance unit 7 with a filter 7a, a separator 7b and a pressure reduction 7c is arranged. Behind the maintenance unit 7, the fluid connection 5 leads to a check valve 9 and subsequently to a shut-off valve 10.
  • a control unit 8 is arranged with an actuating device 8a.
  • the control unit 8 is connected to the actuator 8a via a control line 8b.
  • the actuator 8a is connected to a valve device 8c in the fluid connection 5.
  • the fluid connection 5 further connects the shut-off valve 10 with a direction of travel switching 11, which divides the fluid connection 5 into a first fluid supply line 11a and a second fluid supply line 11b.
  • the first fluid supply line 11a leads to the wheels 2 and the rail 3 and is opposite to a first direction of travel x1 of the rail vehicle.
  • the second fluid supply line 11b leads to the wheels 2 and the rail 3 and is opposite to a second direction of travel x2 of the rail vehicle.
  • the first fluid supply line 11a and the second fluid supply line 11b each have a branch for two wheels 2, but may also have branches for more than two wheels 2.
  • the first fluid supply line 11a and the second fluid supply line 11b may each be provided unbranched and in each case only for one wheel 2.
  • an outlet nozzle 12 is arranged at each end of a first fluid supply line 11a and a second fluid supply line 11b.
  • the outlet nozzle 12 comprises an adjusting device, not shown in the figure, for a fluid jet emerging from the outlet nozzle and not shown in the figure.
  • the fluid is stored in the reservoir 4 and pumped out by means of the hydraulic pump 6 from the reservoir 4.
  • the fluid is removed from the impurities by means of the filter 7a.
  • the separator 7b for example, excess water is separated from the fluid.
  • the pressure reduction 7c comprises a pressure valve which, despite possibly variable pressures on the inlet side of the pressure valve, ensures that a certain outlet pressure is not exceeded on the outlet side of the pressure valve.
  • the control unit 8 controls the actuator 8a via a control line 8b in response to predetermined parameters, e.g. a sliding of a wheel 2 on the rail 3.
  • the actuator 8a can also be operated manually.
  • the actuator 8a actuates the valve means 8c for adjusting the flow rate of the fluid in the fluid connection.
  • the check valve 9 prevents backflow of the fluid in the fluid connection 5.
  • the fluid connection 5 can be shut off, e.g. when the rail vehicle is not in operation.
  • the direction of travel switching 11 allows operation of the device 1 in a first direction of travel x1 and a second direction of travel x2 of the rail vehicle.
  • the first fluid supply line 11a is opened and the second fluid supply line 11b is blocked.
  • the fluid is directed counter to the first direction of travel x1 to the wheels 2 or the rail 3, wherein the wheels roll in the first direction of travel x1.
  • the second fluid supply line 11b is opened and the first fluid supply line 11a is blocked.
  • the fluid is directed counter to the second direction of travel x2 to the wheels 2 or the rail 3, wherein the wheels 2 roll in the second direction of travel x2.
  • the direction of travel switching 10 can be omitted. Instead, for the first direction of travel x1 and the second direction of travel x2 each have their own device 1 may be present.
  • the fluid jet is adjusted by means of the adjusting device. If the fluid is a Newtonian liquid, it can be sprayed or sprayed. If the fluid is a non-Newtonian fluid, it can be injected.
  • a beam direction, a beam strength and a beam shape can be set. The adjustment takes place as a function of the viscosity of the fluid. The higher the viscosity of the fluid, the greater the required radiant intensity.
  • the beam direction may be more in the direction of the rail 3 than in the direction of the wheel 2. Conversely, the beam direction can also be stronger in the direction of the wheel 2 than in the direction of the rail 3.
  • the beam direction can also be directed centrally on the space between the wheel 2 and the rail 3.
  • the beam shape can be cone-shaped, wherein an opening angle of a fluid cone can be adjusted.
  • the fluid jet may comprise any number of sub-beams.
  • the fluid adheres to the wheel 2 and / or on the rail 3 and forms a sticky surface. As a result, a coefficient of friction between the wheel 2 and the rail 3 is increased. Slipping or sliding of the wheel 2 on the rail 3 is avoided. As a result, the wear on the wheel 2 and on the rail 3 is reduced and increases the reliability.
  • the fluid can include dihydroxyphenylalanine (DOPA), an amino acid that can be derived from a natural mussel adhesive.
  • DOPA dihydroxyphenylalanine
  • the fluid may also include polymers comprising dihydroxyphenylalanine (DOPA) or related groups, eg, nitrodopamine groups.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erhöhen eines Rad-Schiene-Reibwerts bei einem Schienenfahrzeug, eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens und ein Schienenfahrzeug mit der Vorrichtung.
  • Zur Verbesserung eines Reibwertes zwischen einem Rad und einer Schiene bei einem Schienenfahrzeug wird heute Sand, in der Regel Kies, an einem führenden Radsatz auf die Schiene gestreut, z.B. bei Schnee, Eis, Regen, Laub, Verschmutzungen oder ähnlichem auf der Schiene. Wenn das Rad über den Sand bzw. Kies hinwegfährt, werden Sand- bzw. Kiesstücke von dem Rad zermahlen und erhöhen den Reibwert zwischen dem Rad und der Schiene.
  • Das heute gebräuchliche System mit Sand hat folgende prinzipielle Nachteile: Der Sand ist schwer. Es müssen entsprechend große Behälter auf dem Schienenfahrzeug mitgeführt werden. Eine Dosierung des Sandes, ein Ansprechverhalten und ein Nachlaufen nach einer Abschaltung ist nur mit relativ großen Toleranzen möglich. Der Sand muss gut getrocknet sein bzw. im Betrieb weiter getrocknet werden. Rohre für den Sand müssen beheizt werden. Radsätze werden nur von einer Seite mit Sand beaufschlagt, eine Besandung bei einem Fahrtrichtungswechsel ist in der Regel nicht möglich. Eine Befüllung einer Sandungsanlage wird durch eine damit verbundene Staubbildung als gesundheitsgefährdend eingestuft, so dass automatische Befüllanlagen benötigt werden. Es gibt Vorfälle, bei denen das Schienenfahrzeug komplett auf dem Sand zum Stehen kommt und dann quasi elektrisch isoliert auf Schienen stehen bleibt. In diesem Fall werden Gleisstromkreise einer Gleisbesetztmeldung nicht mehr kurzgeschlossen und das Schienenfahrzeug "verschwindet" damit für einen Fahrdienstleiter. Eine derartige Situation wird über betriebliche Weisungen abgemildert.
  • Die Druckschrift DE 10 2013 016 881 A1 beschreibt eine Ausbringeinrichtung für einen ersten Reibwertmodifikator, einen zweiten Reibwertmodifikator oder eine Mischung davon. Jeder Reibwertmodifikator kann fest, granular, pastös oder flüssig sein. Die Ausbringeinrichtung ist für ein Schienenfahrzeug vorgesehen. Nachteilig ist hierbei, dass feste, granulare Reibwertmodifikatoren die gleichen Probleme hervorrufen können wie Sand oder Kies. Pastöse oder flüssige Reibwertmodifikatoren können in einem Fahrbetrieb von einer Rad-Schiene-Paarung verdrängt werden oder von einer Radoberfläche bzw. einer Schienenoberfläche abfließen.
  • Aus dem Zeitungsartikel "Weichtier-Kleber für die Medizin" im "Hennigsdorfer Generalanzeiger" vom 25. April 2012 ist ein Klebematerial bekannt, das aus einem Muschelklebstoff gewonnen wird. Der Muschelklebstoff haftet unter Wasser fest auf nahezu jeder Art von Oberfläche und ist robust. Dazu trägt der Bestandteil Dihydroxyphenylalanin (DOPA) bei, der eine Aminosäure ist. Daraus werden bereits Klebstoffe abgeleitet, die in der Medizin verwendet werden können. Ein Polymerklebstoff mit von DOPA abgeleiteten Nitrodopamin-Gruppen hat außerdem die Eigenschaft, dass er sich unter einer Einstrahlung von Ultraviolettlicht zersetzt. Dadurch wird der Muschelklebstoff wieder ablösbar. Der Muschelklebstoff ist außerdem biokompatibel. Nachteilig ist hierbei, dass außer einer Anwendung in der Medizin noch kein weiterer Anwendungsbereich gefunden wurde.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereit zu stellen, mit denen ein Rad-Schiene-Reibwert erhöht wird, wobei ein verbessertes reibwerterhöhendes Material zum Einsatz kommt.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Weiterhin wird die Aufgabe mit einer Vorrichtung nach Anspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
  • Erfindungsgemäß besteht die Lösung der Aufgabe in einem Verfahren zum Erhöhen eines Rad-Schiene-Reibwerts bei einem Schienenfahrzeug, wobei mindestens ein Fluid in einer Vorrichtung aus mindestens einem Vorratsbehälter durch mindestens eine Fluidverbindung zu mindestens einer Auslassdüse geleitet wird und in Richtung einer Rad-Schiene-Paarung aus der Auslassdüse ausströmt, wobei mindestens eine Steuerungseinheit mindestens eine Menge des Fluids steuert. Das Fluid haftet an einer Rad-Schiene-Paarung und bildet mindestens eine klebrige Oberfläche, wobei das Fluid eine Aminosäure, z.B. Dihydroxyphenylalanin (DOPA) und/oder eine damit verwandte Aminosäure, z.B. Nitrodopamin, umfasst.
  • Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass anstelle von Sand ein neuartiges Fluid bzw. eine neuartige newtonsche oder nichtnewtonsche Flüssigkeit zur Reibwerterhöhung eingesetzt wird. Damit werden die Nachteile einer Verwendung von Sand in einer Sandungsanlage vermieden. Das Fluid haftet auf einer Rad-Schiene-Paarung, d.h. auf einem Rad und/oder einer Schiene, und bildet eine klebrige Oberfläche, so dass die Reibung zwischen dem Rad und der Schiene bei einem Abrollen des Rades erhöht wird. Das Fluid wird in einer Vorrichtung aufbewahrt und geführt, die den Vorratsbehälter, die Fluidverbindung und die Auslassdüse umfasst.
  • Insbesondere ist das Fluid flüssigkeitsartig oder pastenartig und wird in Richtung der Rad-Schiene-Paarung gespritzt oder gesprüht. Das Fluid kann also eine newtonsche Flüssigkeit oder eine nichtnewtonsche Flüssigkeit sein und als solches besser geführt und dosiert werden als z.B. Sand. Ein Fluidstrahl kann durch Spritzen oder Sprühen gezielt auf die Rad-Schiene-Paarung gerichtet werden.
  • Vorzugsweise ist das Fluid nach dem Anhaften an der Rad-Schiene-Paarung biologisch abbaubar, insbesondere unter einem Einfluss einer Ultraviolettstrahlung. Auf diese Weise werden Rückstände an dem Rad und/oder der Schiene vermieden. Insbesondere entstehen keine umweltbelastenden Substanzen.
  • In einer zweckmäßigen Ausführung der Erfindung umfasst das Fluid mindestens einen weiteren Bestandteil eines Muschelklebers. Diese Art von Aminosäuren ist biologisch abbaubar und wasserresistent und damit auch bei regnerischer oder feuchter Witterung gut verwendbar. Nitrodopamin ist unter dem Einfluss der Ultraviolettstrahlung wiederablösbar.
  • Außerdem kann das Fluid mindestens ein Frostschutzmittel umfassen, das ein Einfrieren des Fluids in der Vorrichtung verhindert. Auf diese Weise ist das Fluid auch bei kalter Witterung gut verwendbar.
  • Beispielsweise kann das Fluid mindestens einen Zusatzstoff umfassen, der ein Festkleben des Fluids in der Vorrichtung verhindert und bei einem Austreten des Fluids aus der Auslassdüse verdunstet. Dadurch werden der Vorratsbehälter, die Fluidleitung und die Auslassdüse vor einem Festsetzen von verfestigtem Fluid geschützt.
  • Außerdem kann das Fluid ein spezifisches Gewicht aufweisen, das kleiner ist als das spezifische Gewicht von Sand, insbesondere Kies, und/oder das Fluid kann gesundheitlich unbedenklich sein. Es ist vorteilhaft, wenn das spezifische Gewicht des Fluid kleiner ist als das von Sand, denn dadurch kann ein von einem Schienenfahrzeug mitzuführendes Gewicht verringert werden. Ein gesundheitlich unbedenkliches Fluid ist vorteilhaft für das Wartungspersonal und es kann auf eine aufwendige automatische Befüllung der Vorrichtung verzichtet werden.
  • Weiterhin besteht die Lösung der Aufgabe in einer Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der der Vorratsbehälter über die Fluidverbindung fluidtechnisch mit der Auslassdüse verbunden ist und die Steuerungseinheit über mindestens eine Betätigungseinrichtung mit der Fluidverbindung in Wirkverbindung steht. Die Auslassdüse umfasst mindestens eine Einstelleinrichtung, mittels derer mindestens eine Eigenschaft mindestens eines Fluidstrahls einstellbar ist.
  • Vorteilhaft ist dabei, dass der Fluidstrahl nach Bedarf eingestellt werden kann. Die Eigenschaft des Fluidstrahls kann dabei eine Größe einer benetzten Fläche auf dem Rad und/oder der Schiene bestimmen. Dadurch kann eine Menge des benötigten Fluids optimiert werden.
  • Vorzugsweise ist die Eigenschaft des Fluidstrahls mindestens eine Strahlrichtung, mindestens eine Strahlstärke und/oder mindestens eine Strahlform. Die Strahlrichtung und die Strahlstärke können genauer eingestellt werden, als z.B. bei der Verwendung von Sand. Eine Strahlform kann z.B. in Abhängigkeit von der Viskosität des Fluids eingestellt werden.
  • In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung sind zwischen dem Vorratsbehälter und der Auslassdüse mindestens eine Hydraulikpumpe, mindestens eine Wartungseinheit, mindestens ein Rückschlagventil und mindestens ein Absperrhahn angeordnet, wobei die Wartungseinheit vorzugsweise mindestens einen Filter, mindestens einen Abscheider und mindestens eine Druckreduzierung umfasst. Die genannten Bauteile ermöglichen eine gute Handhabung des Fluids innerhalb der Vorrichtung. Der Filter dient zur Reinigung des Fluids und der Abscheider zur Abtrennung von z.B. überschüssigem Wasser aus dem Fluid. Die Druckreduzierung umfasst ein Druckventil das trotz möglicherweise veränderlicher Drücke auf der Eingangsseite dafür sorgt, dass auf der Ausgangsseite ein bestimmter Ausgangsdruck nicht überschritten wird.
  • In einer weiteren Ausgestaltung steht die Betätigungseinrichtung mit mindestens einer Ventileinrichtung in der Fluidverbindung in Wirkverbindung. Die Betätigungseinrichtung dient zusammen mit der Ventileinrichtung zu einer Beeinflussung einer Durchflussmenge bzw. einer Dosierung des Fluids und kann manuell oder mittels der Steuerungseinheit automatisch betätigt werden.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind mindestens eine erste Fluidzuleitung und mindestens eine zweite Fluidzuleitung in einer Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs auf gegenüberliegenden Seiten eines Rades angeordnet, und mittels mindestens einer Fahrtrichtungsumschaltung ist die zur jeweils aktuellen Fahrtrichtung gehörige Fluidzuleitung aktivierbar. Vorteilhaft ist dabei, dass die Rad-Schiene-Paarung in beiden Fahrtrichtungen des Schienenfahrzeugs von dem Fluid benetzt werden kann.
  • Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung mindestens eine mit dem Fluid in Kontakt kommende Oberflächenstruktur auf, die ein Festkleben des Fluids an der Oberflächenstruktur verhindert, wobei die Oberflächenstruktur insbesondere einen Lotos-Effekt aufweist. Als Lotos-Effekt wird die geringe Benetzbarkeit einer Oberfläche bezeichnet, wie sie bei einer Lotospflanzenoberfläche beobachtet werden kann, die eine besondere Oberflächenstruktur aufweist. Entsprechend perlen Flüssigkeiten auf Oberflächenstrukturen ab, die technische Nachahmungen der natürlichen Oberflächenstrukturen der Lotospflanze darstellen. Oberflächenstrukturen mit geringer Benetzbarkeit werden auch als hydrophobe Oberflächen bezeichnet. Es ist wichtig, dass ein Festkleben des Fluids an der Oberflächenstruktur in der Vorrichtung verhindert wird, weil damit Verstopfungen und/oder Verengungen in der Vorrichtung vermieden werden können.
  • Zweckmäßig kann die Vorrichtung beheizbar und/oder kühlbar sein. Dadurch kann die Vorrichtung sowohl bei kalten als auch bei warmen Umgebungstemperaturen betrieben werden. Beansprucht wird außerdem ein Schienenfahrzeug mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von einer einzigen Figur näher erläutert.
  • Die Figur zeigt einen schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • In der einzigen Figur sind die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 und zwei Räder 2 eines ansonsten nicht weiter dargestellten Schienenfahrzeugs dargestellt. Die Räder 2 bewegen sich auf einer Schiene bzw. Fahrschiene 3.
  • Die Vorrichtung 1 umfasst fluidtechnische Komponenten, die in einer vorgegebenen Reihenfolge entlang einer Fluidverbindung bzw. einer Fluidleitung 5 angeordnet sind. Die Fluidverbindung kann mindestens ein Rohr und/oder mindestens einen Schlauch umfassen. Die Fluidverbindung 5 beginnt an einem Vorratsbehälter 4 für das Fluid und verläuft weiter zu einer an das Fluid angepassten Hydraulikpumpe 6. Im weiteren Verlauf der Fluidverbindung 5 ist eine Wartungseinheit 7 mit einem Filter 7a, einem Abscheider 7b und einer Druckreduzierung 7c angeordnet. Hinter der Wartungseinheit 7 führt die Fluidverbindung 5 zu einem Rückschlagventil 9 und darauf folgend zu einem Absperrhahn 10. Zwischen der Wartungseinheit 7 und dem Rückschlagventil 9 ist eine Steuerungseinheit 8 mit einer Betätigungseinrichtung 8a angeordnet. Die Steuerungseinheit 8 ist über eine Steuerleitung 8b mit der Betätigungseinrichtung 8a verbunden. Die Betätigungseinrichtung 8a ist mit einer Ventileinrichtung 8c in der Fluidverbindung 5 verbunden.
  • Die Fluidverbindung 5 verbindet weiterhin den Absperrhahn 10 mit einer Fahrtrichtungsumschaltung 11, die die Fluidverbindung 5 in eine erste Fluidzuleitung 11a und eine zweite Fluidzuleitung 11b aufteilt. Die erste Fluidzuleitung 11a führt zu den Rädern 2 und der Schiene 3 und ist einer ersten Fahrtrichtung x1 des Schienenfahrzeugs entgegengerichtet. Die zweite Fluidzuleitung 11b führt zu den Rädern 2 und der Schiene 3 und ist einer zweiten Fahrtrichtung x2 des Schienenfahrzeugs entgegengerichtet.
  • Die erste Fluidzuleitung 11a und die zweite Fluidzuleitung 11b weisen gemäß der Figur jeweils eine Verzweigung für zwei Räder 2 auf, können aber auch Verzweigungen für mehr als zwei Räder 2 aufweisen. Alternativ können die erste Fluidzuleitung 11a und die zweite Fluidzuleitung 11b jeweils unverzweigt und jeweils nur für ein Rad 2 vorgesehen sein. An jedem Ende einer ersten Fluidzuleitung 11a und einer zweiten Fluidzuleitung 11b ist eine Auslassdüse 12 angeordnet. Die Auslassdüse 12 umfasst eine in der Figur nicht dargestellte Einstelleinrichtung für einen aus der Auslassdüse austretenden, in der Figur nicht dargestellten Fluidstrahl.
  • Im Betrieb wird das Fluid in dem Vorratsbehälter 4 aufbewahrt und mittels der Hydraulikpumpe 6 aus dem Vorratsbehälter 4 herausgepumpt. In der Wartungseinheit 7 wird das Fluid mittels des Filters 7a von Verunreinigungen befreit. Im Abscheider 7b wird z.B. überschüssiges Wasser aus dem Fluid abgetrennt. Die Druckreduzierung 7c umfasst ein Druckventil das trotz möglicherweise veränderlicher Drücke auf der Eingangsseite des Druckventils dafür sorgt, dass auf der Ausgangsseite des Druckventils ein bestimmter Ausgangsdruck nicht überschritten wird.
  • Die Steuereinheit 8 steuert über eine Steuerleitung 8b die Betätigungseinrichtung 8a in Abhängigkeit von vorgegebenen Parametern, z.B. einem Gleiten eines Rades 2 auf der Schiene 3. Die Betätigungseinrichtung 8a kann aber auch manuell betätigt werden. Die Betätigungseinrichtung 8a betätigt die Ventileinrichtung 8c zur Einstellung der Durchflussmenge des Fluids in der Fluidverbindung.
  • Das Rückschlagventil 9 verhindert eine Rückströmung des Fluids in der Fluidverbindung 5. Mittels des Absperrhahnes 10 kann die Fluidverbindung 5 abgesperrt werden, z.B. wenn das Schienenfahrzeug nicht in Betrieb ist.
  • Die Fahrtrichtungsumschaltung 11 ermöglicht einen Betrieb der Vorrichtung 1 in einer ersten Fahrtrichtung x1 und einer zweiten Fahrtrichtung x2 des Schienenfahrzeugs. Wenn das Schienenfahrzeug in der Fahrtrichtung x1 betrieben wird, wird die erste Fluidzuleitung 11a geöffnet und die zweite Fluidzuleitung 11b gesperrt. Dadurch wird das Fluid entgegen der ersten Fahrtrichtung x1 zu den Rädern 2 bzw. der Schiene 3 geleitet, wobei die Räder in der ersten Fahrtrichtung x1 abrollen. Wenn das Schienenfahrzeug in der Fahrtrichtung x2 betrieben wird, wird die zweite Fluidzuleitung 11b geöffnet und die erste Fluidzuleitung 11a gesperrt. Dadurch wird das Fluid entgegen der zweiten Fahrtrichtung x2 zu den Rädern 2 bzw. der Schiene 3 geleitet, wobei die Räder 2 in der zweiten Fahrtrichtung x2 abrollen.
  • Alternativ kann die Fahrtrichtungsumschaltung 10 entfallen. Stattdessen kann für die erste Fahrtrichtung x1 und die zweite Fahrtrichtung x2 jeweils eine eigene Vorrichtung 1 vorhanden sein.
  • An jeder Auslassdüse 12 wird der Fluidstrahl mit Hilfe der Einstelleinrichtung eingestellt. Wenn das Fluid eine newtonsche Flüssigkeit ist, kann es gesprüht oder gespritzt werden. Wenn das Fluid eine nichtnewtonsche Flüssigkeit ist, kann es gespritzt werden. Es können eine Strahlrichtung, eine Strahlstärke und eine Strahlform eingestellt werden. Die Einstellung erfolgt in Abhängigkeit von der Viskosität des Fluids. Je höher die Viskosität des Fluids ist, desto größer ist auch die erforderliche Strahlstärke. Die Strahlrichtung kann z.B. stärker in Richtung der Schiene 3 als in Richtung des Rads 2 liegen. Umgekehrt kann die Strahlrichtung auch stärker in Richtung des Rades 2 als in Richtung der Schiene 3 liegen. Die Strahlrichtung kann auch mittig auf den Zwischenraum zwischen dem Rad 2 und der Schiene 3 gerichtet sein. Die Strahlform kann kegelförmig sein, wobei ein Öffnungswinkel eines Fluidkegels eingestellt werden kann. Wenn der Fluidstrahl konzentriert ist, d.h. eine zylindrische Form aufweist, wird eine kleinere Fläche benetzt als wenn der Fluidstrahl kegelförmig aufgefächert ist. Der Fluidstrahl kann eine beliebige Anzahl von Teilstrahlen umfassen.
  • Das Fluid haftet auf dem Rad 2 und/oder auf der Schiene 3 und bildet eine klebrige Oberfläche. Dadurch wird ein Reibwert zwischen dem Rad 2 und der Schiene 3 erhöht. Ein Durchrutschen oder Gleiten des Rades 2 auf der Schiene 3 wird vermieden. Dadurch wird der Verschleiß am Rad 2 und an der Schiene 3 vermindert und die Betriebssicherheit erhöht. Das Fluid kann Dihydroxyphenylalanin (DOPA) umfassen, eine Aminosäure, die aus einem natürlichen Muschelklebstoff gewonnen werden kann. Das Fluid kann auch Polymere umfassen, die Dihydroxyphenylalanin (DOPA) oder verwandte Gruppen, z.B. Nitrodopamin-Gruppen, aufweisen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Vorrichtung
    2
    Rad
    3
    Schiene
    4
    Vorratsbehälter
    5
    Fluidverbindung
    6
    Hydraulikpumpe
    7
    Wartungseinheit
    7a
    Filter
    7b
    Abscheider
    7c
    Druckreduzierung
    8
    Steuerungseinheit
    8a
    Betätigungseinrichtung
    8b
    Steuerleitung
    8c
    Ventileinrichtung
    9
    Rückschlagventil
    10
    Absperrhahn
    11
    Fahrtrichtungsumschaltung
    11a
    Erste Fluidzuleitung
    11b
    Zweite Fluidzuleitung
    12
    Auslassdüse
    x1
    Erste Fahrtrichtung
    x2
    Zweite Fahrtrichtung

Claims (14)

  1. Verfahren zum Erhöhen eines Rad-Schiene-Reibwerts bei einem Schienenfahrzeug, wobei mindestens ein Fluid in einer Vorrichtung (1) aus mindestens einem Vorratsbehälter (4) durch mindestens eine Fluidverbindung (5) zu mindestens einer Auslassdüse (12) geleitet wird und in Richtung einer Rad-Schiene-Paarung (2, 3) aus der Auslassdüse (12) ausströmt, wobei mindestens eine Steuerungseinheit (8) mindestens eine Menge des Fluids steuert, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid an einer Rad-Schiene-Paarung (2, 3) haftet und mindestens eine klebrige Oberfläche bildet, wobei das Fluid eine Aminosäure Dihydroxyphenylalanin (DOPA) und/oder eine damit verwandte Aminosäure Nitrodopamin umfasst.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid flüssigkeitsartig oder pastenartig ist und in Richtung der Rad-Schiene-Paarung (2, 3) gespritzt oder gesprüht wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid nach dem Anhaften an der Rad-Schiene-Paarung (2, 3) biologisch abbaubar ist, insbesondere unter einem Einfluss einer Ultraviolettstrahlung.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid mindestens einen weiteren Bestandteil eines Muschelklebers umfasst.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid mindestens ein Frostschutzmittel umfasst, das ein Einfrieren des Fluids in der Vorrichtung verhindert.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid mindestens einen Zusatzstoff umfasst, der ein Festkleben des Fluids in der Vorrichtung verhindert und bei einem Austreten des Fluids aus der Auslassdüse verdunstet.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid ein spezifisches Gewicht aufweist, das kleiner ist als das spezifische Gewicht von Sand, insbesondere Kies, und/oder dass das Fluid gesundheitlich unbedenklich ist.
  8. Vorrichtung (1) zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der der Vorratsbehälter (4) über die Fluidverbindung (5) fluidtechnisch mit der Auslassdüse (12) verbunden ist und die Steuerungseinheit (8) über mindestens eine Betätigungseinrichtung (8a) mit der Fluidverbindung (5) in Wirkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassdüse (12) mindestens eine Einstelleinrichtung umfasst, mittels derer mindestens eine Eigenschaft mindestens eines Fluidstrahls einstellbar ist und dass die Vorrichtung (1) mindestens eine mit dem Fluid in Kontakt kommende Oberflächenstruktur aufweist, die ein Festkleben des Fluids an der Oberflächenstruktur verhindert, wobei die Oberflächenstruktur einen Lotos-Effekt aufweist, bei dem die Oberflächenstruktur eine technische Nachahmung der natürlichen Oberflächenstruktur der Lotospflanze darstellt.
  9. Vorrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Eigenschaft des Fluidstrahls mindestens eine Strahlrichtung, mindestens eine Strahlstärke und/oder mindestens eine Strahlform umfasst.
  10. Vorrichtung (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Vorratsbehälter (4) und der Auslassdüse (12) mindestens eine Hydraulikpumpe (6), mindestens eine Wartungseinheit (7), mindestens ein Rückschlagventil (9) und mindestens ein Absperrhahn (10) angeordnet sind, wobei die Wartungseinheit (7) vorzugsweise mindestens einen Filter (7a), mindestens einen Abscheider (7b) und/oder mindestens eine Druckreduzierung (7c) umfasst.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (8a) mit mindestens einer Ventileinrichtung (8c) in der Fluidverbindung (5) in Wirkverbindung steht.
  12. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Fluidzuleitung (11a) und mindestens eine zweite Fluidzuleitung (11b) in einer Fahrtrichtung (x1, x2) des Schienenfahrzeugs auf gegenüberliegenden Seiten eines Rades (2) angeordnet sind und mittels mindestens einer Fahrtrichtungsumschaltung (11) die zur jeweils aktuellen Fahrtrichtung (x1, x2) gehörige Fluidzuleitung (11a, 11b) aktivierbar ist.
  13. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) beheizbar und/oder kühlbar ist.
  14. Schienenfahrzeug mit einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 13.
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