EP3656625B1 - Verfahren zum steuern einer ausbringeinrichtung für reibwertmodifikatoren für ein schienenfahrzeug - Google Patents

Verfahren zum steuern einer ausbringeinrichtung für reibwertmodifikatoren für ein schienenfahrzeug Download PDF

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EP3656625B1
EP3656625B1 EP19210821.5A EP19210821A EP3656625B1 EP 3656625 B1 EP3656625 B1 EP 3656625B1 EP 19210821 A EP19210821 A EP 19210821A EP 3656625 B1 EP3656625 B1 EP 3656625B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
friction
control signal
friction modifier
coefficient
storage container
Prior art date
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Active
Application number
EP19210821.5A
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French (fr)
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EP3656625A8 (de
EP3656625A1 (de
Inventor
Georg KRISMANIC
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.)
Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Original Assignee
Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
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Publication date
Application filed by Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH filed Critical Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
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Publication of EP3656625A8 publication Critical patent/EP3656625A8/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
    • B61C15/10—Preventing wheel slippage by depositing sand or like friction increasing materials

Definitions

  • the present invention relates to a method for controlling an application device for friction value modifiers for a rail vehicle and a control device for an application device for friction value modifiers for a rail vehicle.
  • the effect of a brake or a drive device depends crucially on the frictional connection between the wheels and the rails, because a driving force or braking force is transmitted to the rails via the wheels.
  • a parameter known as the adhesion coefficient or adhesion coefficient determines the amount of braking force or driving force that can be transferred to the rail. If more force is applied to a wheel to brake or accelerate the rail vehicle than can be absorbed according to a prevailing traction across the wheel-rail contact, this can lead to slipping, skidding or locking of the wheel, which is an undesirable condition.
  • the adhesion between a wheel and a rail is highly dependent on the friction conditions between the wheel and the rail.
  • rail vehicles can be equipped with particle scattering systems, via which, for example, sand can be spread onto a rail as grit. The sand can improve the adhesion between wheel and rail, and thus the frictional connection.
  • stationary and vehicle-based systems for applying the friction value modifier.
  • friction pastes that are applied to the rail are usually used.
  • Vehicle-bound systems are usually scattering systems that scatter a granular medium (e.g. sand made of quartz or feldspar) onto the rail or directly into the wheel-rail gap.
  • the spreading system is activated either manually by the driver or automatically by the braking and traction system when anti-skid or anti-skid protection is activated.
  • the one to promote at activation Mass flow (delivery quantity over time) of the grit is defined in advance based on road tests or on the basis of standards and regulations.
  • the mass flow is constantly set in one stage (only one mass flow is set), speed-dependent in several stages (different mass flows are set in different speed ranges) or speed-dependent continuously (the relationship between vehicle speed and mass flow is represented by a continuous function).
  • a path-dependent flow rate can also be defined.
  • the DE 10 2011 113 085 A1 discloses a particle scattering system for a rail vehicle.
  • the static friction between wheel and rail must be improved. Poor static friction is caused on the one hand by the material condition of the wheels and rails, such as (rolling contact) material fatigue, rust, and on the other hand by environmental influences, such as natural environmental influences (snow, ice, moisture, rain, dust, leaves, etc.) and environmental pollution (Oil, grease, fine dust, etc.) and their combinations that are deposited on wheels and rails.
  • Different coefficient of friction modifiers offer different advantages in different situations. If an application device for coefficient of friction modifiers for a rail vehicle has at least two reservoirs for coefficient of friction modifiers, the optimum coefficient of friction modifier or a mixture of different coefficients of friction modifiers can be selected in different situations. The advantages of fluid friction value modifiers can also be used here.
  • a method for controlling an application device for friction coefficient modifiers for a rail vehicle comprises the following steps: Reading in a control signal, the control signal representing environmental data and/or a coefficient of static friction between a rail and a wheel of the rail vehicle;
  • control signal Determining a control signal for the dispensing device using the control signal, the control signal including information about a first delivery rate for a first coefficient of friction modifier and a second delivery rate for a second coefficient of friction modifier;
  • a rail vehicle can have an application device for friction modifiers.
  • a rail vehicle can be understood to mean a motorized rail vehicle, such as a locomotive or a railcar, or a non-motorized rail vehicle, such as a wagon.
  • a coefficient of friction modifier can be understood as meaning a means for improving the adhesion or the non-positive connection between the wheels and the rail.
  • the dispensing device can be provided for solid, granular, pasty or liquid coefficient of friction modifiers and solid abrasives for a rail vehicle for dispensing between rail and wheel.
  • a friction value modifier can be understood to mean grit, particles of grit or a fluid, in particular a liquid.
  • a coefficient of friction modifier can be suitable for improving a frictional connection between the rail and the wheel, for example by increasing the friction between the wheel and the rail.
  • the application device has at least two reservoirs for receiving and providing friction modifiers such as a liquid or grit or particles.
  • friction value modifiers of different materials, different sizes, different viscosities and/or different properties can be provided in different containers.
  • the first reservoir is designed for a first friction value modifier in the form of a friction value-modifying liquid and the at least second reservoir is designed for a second friction value modifier that is different from the first friction value modifier.
  • the dispensing device has at least one dosing device which is designed to provide a friction value modifier from one of the storage containers or a mixture of friction value modifiers from at least two different storage containers in response to a control signal, or alternatively to deliver it onto a rail.
  • a dosing device can be assigned to each storage container.
  • the dosing device can comprise a conveying device.
  • the dosing device can be designed to mix coefficient of friction modifiers from at least two reservoirs, in particular the first reservoir and the second reservoir, in order to apply a corresponding mixture of coefficient of friction modifiers to the to deploy the rail.
  • the quantity to be discharged or the mass flow to be discharged of the at least one friction value modifier can be determined before it leaves the dosing device or before it hits the rail, or alternatively it can be recorded. In this way, a specific quantity can be applied in a targeted and/or adjustable manner within a specific time and/or a corresponding quantity of friction value modifier to be removed can be removed from one or more storage containers.
  • a conveying device as part of the dosing device can, for example, act electrically, pneumatically and/or mechanically.
  • the dosing device can be designed to select a coefficient of friction modifier in response to a control signal.
  • the control signal can include information about a reservoir, a coefficient of friction modifier, a quantity, a mass flow or a speed of the coefficient of friction modifier to be discharged.
  • a coefficient of friction modifier can be electrically conductive, so that there is a good electrically conductive contact between wheel and rail.
  • the first coefficient of friction modifier can be quartz sand and the second coefficient of friction modifier can be aluminum particles.
  • Sand can reduce the electrical conductance between wheel and rail to the point of isolation. Due to the isolation of wheel and rail, track circuits of the rail section can be disturbed and rail sections can be incorrectly reported as free. In order to avoid isolation, electrically conductive grit can be used.
  • the dosing of the grit can be done pneumatically by positive and/or negative pressure or mechanically by a reciprocating piston, a worm or a cellular wheel.
  • the manipulated variables for dosing are pressure, stroke or pulse width of the piston, speed of the screw or cell wheel.
  • a fluid coefficient of friction modifier can be metered using a pump. In this way, coefficient of friction modifiers can be metered by means of a mechanism, by means of air or by means of a pump and conveyed at the same time or alternatively.
  • the relationship between the manipulated variable and the mass flow can be determined in advance in the experiment and represented by a characteristic curve and stored in the control of the spreading system.
  • the dosed spreading material can be conveyed further pneumatically through the conveying pipe. Alternatively, a downpipe can be used.
  • the first coefficient of friction modifier can be a fluid that modifies the coefficient of friction.
  • the second friction modifier can be a friction modifier liquid, a granular friction modifier, a paste friction modifier, or a solid abrasive.
  • Different coefficient of friction modifiers can have different properties for improving the friction between wheel and rail under different conditions.
  • Different framework conditions can be caused, for example, by climatic influences such as temperature, rain or humidity and the resulting effects such as ice or snow.
  • the dispensing device can comprise at least one additional storage container for at least one additional coefficient of friction modifier and, alternatively or additionally, an additional dosing device for the additional storage container.
  • the at least one further friction value modifier can be a friction value-modifying liquid, a granular friction value modifier, a pasty friction value modifier or a solid abrasive.
  • the dispensing device can include at least one lubricating pin applicator, which is designed to lubricate a wheel flange of the rail vehicle in response to the control signal.
  • the coefficient of friction between wheel and rail can also be influenced with a lubricating stick applicator. This creates a further possibility for improving the frictional connection between wheel and rail.
  • the dispensing device can also have at least one friction pin applicator and/or lubricating pin applicator, which is designed to rub on the running surface of a wheel of the rail vehicle in response to the control signal.
  • the dispensing device can have a device for monitoring a fill level in the first storage container and additionally or alternatively in the second storage container. If the dispensing device includes additional storage containers, an additional device or additional devices can monitor the filling level of the additional storage containers.
  • the device for monitoring the fill level can be designed as a limit switch for a specific fill level, also referred to as a binary fill level sensor.
  • the Device for monitoring the fill level can be designed as a fill level sensor for constant monitoring of the fill level, also referred to as an analog fill level sensor.
  • a control device for an application device for friction coefficient modifiers for a rail vehicle is set up to carry out and/or to control the steps of the method mentioned for controlling an application device in corresponding units.
  • the control device can use a device for reading in a control signal, the control signal representing environmental data and/or a coefficient of static friction between a rail and a wheel of the rail vehicle, a device for determining a first delivery quantity for the first friction value modifier and a second delivery quantity for the second friction value modifier of the control signal, and a device for providing a control signal, wherein the control signal includes information about the first delivery rate and the second delivery rate.
  • the application device has a first storage container for a first friction value modifier and at least one second storage container for a second friction value modifier that is different from the first friction value modifier, as well as a first metering device for the first storage container and a second metering device for the second storage container.
  • the first coefficient of friction modifier and/or the second coefficient of friction modifier and/or a mixture of the first and the second coefficient of friction modifier can be deployed in response to a control signal.
  • a control device can be an electrical device which receives signals, processes them and, as a function thereof, provides at least one control signal.
  • the control device can have one or more interfaces, which can be designed in terms of hardware and/or software.
  • the interfaces can be part of an integrated circuit, for example, in which the functions of the control device are implemented.
  • the interfaces can be software modules which are present, for example, on a microcontroller alongside other software modules.
  • the control device can have one or more separate components, such as control devices, which are connected to one another for data transmission.
  • the control device can be connected or can be connected to a brake control device for data transmission, for example to a brake computer, an anti-skid computer in addition or alternatively to a traction computer.
  • the control device can also be used as Be part of a brake control device or traction control device.
  • a control device can be designed to receive data that represent a specific variable and/or a specific state.
  • the device for reading in a control signal can be designed as an interface via which a control signal present at the interface can be read in.
  • Environmental data that can be represented by the control signal can include natural environmental influences such as snow, ice, moisture, rain, dust or leaves and, additionally or alternatively, environmental pollution such as oil, grease or fine dust, and combinations thereof, which affect wheels and rails deposit, be understood.
  • Environmental data can also include topographical data about the rail route. Topographical data about the rail route can be combined with information about the condition of the rails.
  • the control signal determined by the control device can be provided at a device designed as an interface for providing a control signal.
  • the control signal has information about the first delivery rate and the second delivery rate. If the output device for friction value modifiers has an additional storage container, then the control signal can include information about the additional delivery quantity for the additional storage container or additional storage containers.
  • Rail condition can also be understood as the electrical conductance between wheel and rail.
  • control device can have a device for reading in an instantaneous coefficient of static friction between the wheel and the rail.
  • the device for determining can be designed to determine the first delivery quantity and the second delivery quantity using the instantaneous coefficient of static friction and/or a target value for the coefficient of static friction. With knowledge of the instantaneous coefficient of static friction, the coefficient of static friction can be regulated.
  • the control device can include a device for reading in information about the driving status of the vehicle, in particular a vehicle speed.
  • the device can be designed to determine the first flow rate and additionally or alternatively to determine the second delivery rate using the information about the driving condition.
  • control device can have a device for reading in information about the electrical conductance between a wheel and the rail.
  • the device for determining can be designed to determine the first delivery rate of a friction value modifier and/or the second delivery rate of an electrically conductive grit using the information about the electrical conductivity between a wheel and the rail.
  • the control device can have a device for reading in information about the filling level of the first storage container and/or at least the second storage container.
  • the device for determining can be designed to determine the first delivery quantity and at the same time or alternatively at least the second delivery quantity using the information about the filling level.
  • the method for controlling an application device can have a further reading step, in which a deviation from the target value of the mass flow and the granulate speed is read in, with the control signal being checked for a predefined threshold value in the determining step in order to generate an error signal and in the step of providing the error signal.
  • a control device on which the method is executed can react to deviations from the desired value of the mass flow and the speed of the granulate, which are caused by unspecified disruptive factors, by readjusting the manipulated variables. If there are deviations from a predefined threshold value, for example if there is a deviation from a limit value previously stored in the control device, an error message can be generated which is transmitted to the vehicle, brake and/or traction control and processed further.
  • the method enables an error message to be generated if the filling level falls below a predefined minimum level, i.e. a previously stored or defined limit value for the minimum filling level of the reservoir. You can then switch to alternative characteristic curves, which aim to save on the coefficient of friction modifier, assuming a lower top speed.
  • a predefined minimum level i.e. a previously stored or defined limit value for the minimum filling level of the reservoir.
  • a computer program product with a program code that can be stored on a machine-readable medium and is used to carry out the method when the program is executed on a computer or a control device is also advantageous.
  • An application device for friction value modifiers can have at least one dosing device, which can be provided for applying a grit and/or particles of a grit onto a rail.
  • the grit can be composed in particular of particles.
  • a friction value-modifying liquid can be provided in a further dosing device.
  • the particles and/or the liquid can be suitable for improving a frictional connection between the rail and the wheel, for example by increasing the friction between the wheel and the rail.
  • Grit can include sand and/or ceramic particles, for example.
  • An application device for friction value modifiers can have several storage containers for receiving and providing grit or particles or liquids. In this case, friction value modifiers of different materials and/or different sizes and/or different properties can be provided in different containers.
  • a dosing device can be designed to apply coefficient of friction modifiers from a plurality of storage containers onto a rail. Provision can be made for a dosing device to be able to mix friction value modifiers from a plurality of storage containers in order to apply a corresponding friction value modifier mixture to the rail. It is conceivable that a dosing device is designed to dispense a mixture of friction value modifiers of different types and/or sizes in accordance with the control device. In particular, coefficient of friction modifiers from different reservoirs can be mixed. To mix the coefficient of friction modifiers, several conveying devices can also be controlled simultaneously, which can each be assigned to individual storage containers. A dispensing device can have one or more dosing devices, each with associated storage containers. The dispensing device can have several reservoirs to accommodate coefficient of friction modifiers.
  • a dosing device can be designed to apply a coefficient of friction modifier, a grit or particles of a grit onto the rail or directly into a gap between a wheel and the rail.
  • a dosing device can be designed for this purpose be to apply friction modifiers from several storage containers to the rail.
  • a dosing device can be controlled by the control device in such a way that parameters of a quantity to be dispensed of one or more coefficient of friction modifiers can be set. It is conceivable that different friction coefficient modifiers can be accommodated in different storage containers of the dispensing device. In particular, it can be provided that different coefficient of friction modifiers differ from one another in terms of material, size, electrical conductivity and/or shape.
  • a particle size can refer to an average particle size, for example.
  • Friction value modifier property data can be stored in a storage device of the control device and relate, for example, to friction properties and/or hardness and/or material and/or size and/or flow properties of the particles and/or fluid properties.
  • the dispensing device can be designed to be able to dispense friction value modifiers from different storage containers onto the rail in accordance with the control device.
  • a coefficient of friction modifier can be understood to mean particles, liquids or friction pins as well as pastes.
  • the dispensing device can have a number of storage containers and a number of metering devices, as are described here. It is conceivable that the dispensing device is able to apply different coefficient of friction modifiers, such as different grit or liquids, to the rail. Coefficient of friction modifiers can differ in particular with regard to material, size and/or quality.
  • complete monitoring of the effect of the modification of the coefficient of friction can advantageously be carried out.
  • a basis can be created for considering the system for modifying the coefficient of friction in the brake calculation as a safety-relevant part (SIL according to EN50126, EN50128, EN50129).
  • SIL safety-relevant part
  • an optimized use of different coefficients of friction modifiers and an optimized mass flow of the coefficients of friction modifiers depending on the instantaneous coefficient of static friction can be achieved.
  • a fully automatic check of the system when the system is stationary and while driving is also advantageous if it is activated.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a rail vehicle 100 with an application device 102 for friction modifiers 104, 106 according to an exemplary embodiment.
  • Dispensing device 102 has a first reservoir 108 for a first coefficient of friction modifier 104 and a second reservoir 110 for a second coefficient of friction modifier 106.
  • First coefficient of friction modifier 104 differs from second coefficient of friction modifier 106.
  • the first reservoir 108 is designed for a first coefficient of friction modifier 104 in the form of a fluid that modifies the coefficient of friction.
  • Dispensing device 102 also has a first dosing device 112 for first reservoir 108 and a second dosing device 114 for second reservoir 110. Dispensing device 102 is connected to a control device 116 for the dispensing device for a friction value modifier 104, 106. The control device 116 provides a control signal 118 . Responsive to the control signal 118, the first dosing device 112 can provide a determinable quantity of the first coefficient of friction modifier 104 and the second dosing device 114 can provide a determinable quantity of the second coefficient of friction modifier 106.
  • metering device 112, 114 can dispense a determinable quantity of a determinable mixture of first coefficient of friction modifier 104 and second coefficient of friction modifier 106.
  • the seals and conveying devices of the dosing device 112, 114 are adapted to the properties of the respective coefficient of friction modifiers 104, 106.
  • the dispensing device 102 has a conveying pipe 120 .
  • the conveying pipe 120 is designed as a hose.
  • the coefficient of friction modifier 104, 106 exits at one end of the conveying pipe 120 and is applied or blown into a gap between a wheel 122 of the rail vehicle 100 and the rail 124 on which the rail vehicle 100 is traveling.
  • the discharge device 102 which can also be referred to as a sanding module 102, consists of two sandboxes 110 and a liquid container as a storage container 108, each with a pneumatically or mechanically controlled dosing and delivery device and a hose as the delivery pipe 120.
  • a delivery sensor can optionally be arranged on the delivery pipe 120 be based on the measurement of the electrical charge adhering to the granulate particles by means of an antenna comprising the mass flow, in which a charge shift is influenced, measures the flow rate or the mass flow of the coefficient of friction modifier.
  • the antenna encompassing the mass flow can alternatively be designed as a capacitor, with which the electrical susceptibility of the mass flow is measured.
  • a parallel compensation antenna can comprise part of a conveying air flow branched off from the mass flow in order to measure the electrical susceptibility of the conveying air. An error due to the electrical susceptibility of the air can thus be compensated for.
  • the antenna signal is compared using a second antenna of the same type, which is installed at a certain distance in the flow direction, and the granulate speed is calculated from this.
  • the conveyor sensor can also be integrated in the sand heating pipe ("SHR").
  • the control device 116 can be integrated into a brake control system of the rail vehicle 100 which, depending on the requirements of the vehicle control, using the state of the rails, the ambient conditions and/or the previously determined particle data, one of the storage containers 110 or sandboxes 110 for spreading a friction value modifier or the storage container 108 or liquid containers 108 for dispensing a friction value-modifying liquid onto the Rail 124 responds.
  • a device within the brake controller is designed to detect the instantaneous coefficient of static friction between the wheel 122 and the rail 124 .
  • a filling level sensor or sand level sensor can optionally be arranged in the storage containers 108 , 110 .
  • Control device 116 for a dispensing device 102 for friction modifiers 104, 106 for a rail vehicle 100 according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the control device 116 can be an in 1 shown control device 116 act for a rail vehicle 100.
  • Control device 116 has a device 226 for reading in a control signal 228, a device 230 for determining a first delivery quantity 232 for first friction value modifier 104 and a second delivery quantity 234 for second friction value modifier 106 using control signal 228, and a device 236 for providing the control signal 118 on.
  • Control signal 228 represents environmental data and, alternatively or additionally, a coefficient of static friction between a rail and a wheel of the rail vehicle.
  • Control signal 118 includes information about first delivery rate 232 and second delivery rate 234.
  • the control device 116 has a device for reading in an instantaneous coefficient of static friction between the wheel and the rail. If the control device 116 has a device for reading in the instantaneous coefficient of static friction, the device 230 for determining is designed to determine the first flow rate and the second flow rate using the instantaneous coefficient of static friction as a substitute or in addition to a target value for the coefficient of static friction. Of course, this also applies to further delivery quantities if the dispensing device to be controlled has further storage containers for further coefficient of friction modifiers.
  • control device 116 has a device for reading in information about the driving state, in particular information about a vehicle speed. If the controller 116 a Has a device for reading in information about the driving condition, the device 230 for determining is designed to determine the first delivery rate as an alternative or in addition to the second delivery rate using the information about the driving condition, in particular the vehicle speed.
  • control device 116 has a device for reading in information about the filling level of the first storage container and alternatively or additionally at least the second storage container. If the control device 116 has a device for reading in information about a filling level, the device 230 for determining is designed to determine the first delivery quantity and at least the second delivery quantity using the information about the filling level. Furthermore, the vehicle speed can be adjusted to reduce the consumption of friction modifiers.
  • the read-in devices mentioned can be combined in a common read-in device, which can be embodied as an interface.
  • the device 226 for reading in a control signal 228 can also be combined with one or more of the optional devices for reading in an interface or alternatively with a device for reading in.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a dispensing device 102 for friction modifiers 104, 106 according to an embodiment.
  • the dispensing device 102 can be an exemplary embodiment of an in 1 shown dispensing device 102 act.
  • the dispensing device 102 has a first storage container 108 , a second storage container 110 and a further storage container 338 .
  • a first dosing device 112 is assigned to the first reservoir 108
  • a second dosing device 114 is assigned to the second reservoir 110
  • a further dosing device 340 is assigned to the further reservoir 338 .
  • the dosing devices 108, 110, 338 each have a level sensor 342.
  • a delivery sensor 344 is arranged on a delivery pipe 120, which is connected to the storage containers 108, 110, 338 or to the dosing devices 112, 114, 340.
  • the dosing devices 112, 114, 340, the delivery sensor 344 and the level sensors 342 are connected to a control device 116.
  • the control device 116 is connected to a brake control device 346 .
  • Brake control device 346 is operatively connected to a brake 348 that is not shown on wheel 122 .
  • the reservoirs 108, 110, 338 are designed to hold friction value modifiers 104, 106, 350.
  • a first friction value modifier 104 is stored in the first reservoir 108, a second friction value modifier 106 in the second storage container 110 and a further friction value modifier 350 in another storage container 338.
  • the second friction value modifier 106 is a friction value-modifying liquid, alternatively or additionally, a granular friction value modifier, and alternatively or additionally, a pasty friction value modifier, and alternatively or additionally, a solid abrasive.
  • the application device 102 has at least one additional storage container 338 for an additional coefficient of friction modifier 350 and/or an additional dosing device 340 for the additional storage container 338.
  • the deployment device 102 has at least one lubricating pin applicator, which lubricates a wheel flange of the rail vehicle in response to the control signal.
  • the deployment device 102 has at least one friction pin applicator and/or lubricating pin applicator, which rubs on the running surface of a wheel of the rail vehicle in response to the control signal.
  • the dispensing device 102 has a device 342 for monitoring a fill level in the first storage container 108 and simultaneously or alternatively in the second storage container 110 . If the dispensing device 102 has at least one additional storage container 338, then the additional storage container can also have a device 342 for monitoring the filling level.
  • the device 342 for monitoring the fill level can be designed as a fill level sensor 342 or alternatively as a particle level sensor 342 or as a liquid level sensor 342 for monitoring a minimum fill level limit value in the reservoir.
  • a dispensing device 102 consists of a plurality of storage containers 108, 110, 338, one or more metering and conveying devices 112, 114, 340, a conveying pipe 120, a conveying sensor 344 for detecting the mass flow and/or the speed of the granulate, a control device 116, a device 346 within the braking and traction control for detecting the instantaneous coefficient of static friction between wheel 122 and rail 124, and a device 342 for monitoring the level in the reservoir.
  • the dosing and conveying device 112, 114, 340 is designed in such a way that the mass flow can be adjusted and activated via a manipulated variable by the controller or control device 116.
  • the previously determined characteristic curves of manipulated variable over mass flow and optimum mass flow and coefficient of friction modifier over vehicle speed and/or instantaneous coefficient of static friction are stored in control device 116 .
  • the conveyor sensor 344 detects the mass flow and/or the speed of the granules. If there are several reservoirs 108, 110, 338 and/or metering and conveying devices 112, 114, 340 per wheel 122, the reservoirs 108, 110, 338 are filled with different coefficient of friction modifiers 104, 106, 350 (different material, size, nature).
  • friction value modifier 104, 106, 350 can be pumped from a specific one or a combination of storage containers 108, 110, 338.
  • the device 342 for monitoring the fill level is designed as a fill level sensor or fill level limit switch.
  • Device 346 within the brake and/or traction controller determines the instantaneous coefficient of static friction when anti-skid or anti-skid protection responds and transmits this to control device 116 together with the vehicle speed and the request to modify the coefficient of friction.
  • the manipulated variable is set in accordance with the characteristics stored in control device 116.
  • the mass flow is monitored by the conveyor sensor 344 .
  • the control device 116 reacts to deviations from the target value of the mass flow and the speed of the granulate, which are caused by unspecified disruptive factors, by readjusting the manipulated variables. In the event of deviations that exceed a limit value previously stored in control device 116, control device 116 generates an error message that is transmitted to the vehicle, brake, and/or traction control. The Control device 116 an error message that is transmitted to the vehicle, brake and / or traction control. After that, you can switch to alternative characteristic curves, which aim to save on the coefficient of friction modifier, assuming a lower maximum speed. The instantaneous coefficient of static friction is continuously determined by traction control 346 and compared with the setpoint value in control device 116 . In the event of deviations, the characteristic curves are optimized accordingly and the data is saved for later evaluation.
  • control device 116 if a limit value previously stored in control device 116 for the minimum static friction value to be achieved is not reached, control device 116 generates an error message that is transmitted to the vehicle, brake, and/or traction control.
  • the dispensing device 102 has three storage containers 108 , 110 , 338 .
  • Each reservoir 108, 110, 338 contains different coefficient of friction modifiers 104, 106, 350, which differ in terms of material, size and/or composition and have different friction properties.
  • the degree or quantity of friction coefficient modifier that is taken from at least one other storage container 108, 110, 338 can be increased in control device 116.
  • the dispensing device 102 can be the one already in 1 or 3 shown dispensing device 102 act.
  • the deployment device 102 is associated with a wheel 122 of a rail vehicle.
  • the application device 102 is designed to apply at least one friction value modifier in front of the wheel 122 in the direction of travel 452 .
  • a control device 116 is designed to receive signals and to output a control signal 118 to a control 454 for a plurality of reservoirs 108, 110, 338 for coefficient of friction modifiers.
  • the first reservoir 108 is designed to hold a liquid as a coefficient of friction modifier.
  • the second reservoir 110 and a further reservoir 338 are provided for accommodating a second or further friction value modifier, the friction value modifiers comprising a friction value-modifying liquid, a granular friction value modifier, a pasty friction value modifier or alternatively a solid abrasive.
  • a conveying pipe 120 extends from the second storage container 110 and the further storage container 338 in the direction of the gap between the rail 124 and the wheel 122 in order to introduce a coefficient of friction modifier into the gap.
  • another conveyor tube 456 goes from the first reservoir 108 in the direction of the gap between the rail 124 and the wheel 122.
  • a conveyor sensor 344 is arranged on the conveyor tube 120 to monitor the mass flow of the friction modifier in the conveyor tube 120.
  • a discharge nozzle 458 is arranged at the end of the conveying pipe 120 and at the end of the further conveying pipe 456 .
  • a sensor 460 for monitoring the degree of soiling of the rail 124 is arranged in front of the wheel 122 in the direction of travel 452 .
  • a sensor 462 for monitoring a rail condition can optionally be arranged behind the wheel 122 in the direction of travel 452 .
  • the condition of the rails can be detected optically or electrically, for example.
  • the sensors 460, 462 are connected to the control device 116.
  • a transmittable adhesion value 464 can optionally be determined by a measuring device connected to the wheel 122 and made available to the control device 116 .
  • information about the rail condition 466 can be provided to the control device 116 from a database or a register using information about a position of the rail vehicle.
  • the control device 116 can process the sensor signals from the sensors 460, 462, information about the transferrable adhesion value 464 and additionally or alternatively information about the rail condition 466 and can provide a control signal 118 using the signals or information mentioned.
  • application device 102 is designed as a module for modifying the coefficient of friction per wheel 122 and consists of a sand container 110 with sand containing coarse quartz, a sand container 338 with fine sand containing corundum, and a liquid container 108 with lubricant based on lime soap grease, each with a pneumatic or mechanically controlled dosing and conveying device 112, 114, 340 and a hose as conveying pipe 120 as well as a lubricating pin applicator 468 for wheel flange lubrication.
  • the application device also includes sensors 344 (including the in 4 Level sensors 342, not shown, on the containers 108, 110, 338 and conveying pipe 120 for detecting the sand speed and sand conveying quantity, the liquid conveying quantity, the filling levels of the containers and the existing lubricating pin length. Additional sensors and devices for recording the rail condition (cadastre, optical scanning, electrical conductivity to the wheel, %), the weather condition, the rail position (curve, straight, incline, incline, ...), the vehicle speed, the traction are optional -, Braking state and the sliding anti-skid state provided.
  • sensors 344 including the in 4 Level sensors 342, not shown, on the containers 108, 110, 338 and conveying pipe 120 for detecting the sand speed and sand conveying quantity, the liquid conveying quantity, the filling levels of the containers and the existing lubricating pin length. Additional sensors and devices for recording the rail condition (cadastre, optical scanning, electrical conductivity to the wheel, ...), the weather condition, the rail position
  • the control device 116 is designed as a controller which, depending on the above recorded or known data (coefficient of friction modifier, environmental conditions, rail condition, driving condition, etc.), applies or applies the corresponding optimum friction coefficient modifier (quartz sand, lubricant, etc.). .activates the corresponding dosing and conveying device and readjusts it accordingly.
  • FIG 5 shows a flowchart of a method 500 for controlling an application device for friction coefficient modifiers for a rail vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the rail vehicle can be an exemplary embodiment of a 1 act already shown rail vehicle 100.
  • the discharge device can be an in 1 , 3 or 4 shown dispensing device 102 act.
  • the application device comprises a first storage container for a first friction value modifier in the form of a friction value-modifying liquid and at least one second storage container for a second friction value modifier that is different from the first friction value modifier and a first metering device for the first storage container and a second metering device for the second storage container.
  • Method 500 has a step 510 of reading in a control signal, a step 520 of determining a control signal for the application device using the control signal, and a step 530 of providing the control signal.
  • the control signal represents environmental data and, alternatively or additionally, a coefficient of static friction between a rail and a wheel of the rail vehicle.
  • the control signal represents information about a first delivery quantity for the first coefficient of friction modifier and a second delivery quantity for the second coefficient of friction modifier. If the application device has further reservoirs for further coefficient of friction modifiers, the control signal also represents further delivery quantities for the further coefficient of friction modifiers.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern einer Ausbringeinrichtung für Reibwertmodifikatoren für ein Schienenfahrzeug sowie eine Steuereinrichtung für eine Ausbringeinrichtung für Reibwertmodifikatoren für ein Schienenfahrzeug.
  • Bei Schienenfahrzeugen hängt die Wirkung einer Bremse oder einer Antriebseinrichtung entscheidend von dem Kraftschluss zwischen Rädern und Schiene ab, denn eine Antriebskraft oder Bremskraft wird über die Räder auf die Schiene übertragen. Dabei bestimmt ein als Adhäsionsbeiwert oder Kraftschlussbeiwert bezeichneter Parameter das auf die Schiene übertragbare Maß an Bremskraft oder Antriebskraft. Wird mehr Kraft zum Bremsen oder Beschleunigen des Schienenfahrzeugs auf ein Rad ausgeübt, als gemäß eines herrschenden Kraftschlusses über den Rad-Schiene-Kontakt aufgenommen werden kann, kann dies zu einem Gleiten, Schleudern oder Blockieren des Rades führen, welches ein unerwünschter Zustand ist. Der Kraftschluss zwischen einem Rad und einer Schiene hängt stark von den Reibungsbedingungen zwischen Rad und Schiene ab. Bei hoher Reibung ist ein hoher Kraftschluss möglich, während bei einer niedrigen Reibung, beispielsweise bei Wasser oder Eis auf der Schiene, nur ein niedriger Kraftschluss herrscht. Um die Effizienz insbesondere von Bremsungen zu verbessern, können Schienenfahrzeuge mit Partikelstreuanlagen ausgestattet sein, über die beispielsweise Sand als Streugut auf eine Schiene ausgebracht werden kann. Durch den Sand kann die Adhäsion zwischen Rad und Schiene, und somit der Kraftschluss, verbessert werden.
  • Grundsätzlich kann hier zwischen ortsgebunden und fahrzeuggebunden Anlagen zur Ausbringung des Reibwertmodifikators unterschieden werden. Bei ortsgebundenen Anlagen werden meist Reibpasten, die auf die Schiene aufgebracht werden, eingesetzt. Bei fahrzeuggebunden Anlagen handelt es sich meist um Streuanlagen, die ein granuläres Medium (beispielsweise Sand aus Quarz oder Feldspat) auf die Schiene oder direkt in den Rad-Schiene-Spalt streuen. Die Aktivierung der Streuanlage erfolgt entweder durch den Fahrer manuell oder automatisch durch das Brems- und Traktionssystem bei Ansprechen von Gleit- oder Schleuderschutz. Der bei der Aktivierung zu fördernde Massenfluss (zeitliche Fördermenge) des Streuguts wird vorab basierend auf Fahrversuchen oder aufgrund von Normen und Vorschriften definiert. Der Massenfluss wird je nach Fahrzeugkonzept konstant einstufig (es wird nur ein Massenfluss eingestellt), geschwindigkeitsabhängig mehrstufig (in verschiedenen Geschwindigkeitsbereichen werden unterschiedliche Massenflüsse eingestellt) oder geschwindigkeitsabhängig stetig (die Abhängigkeit zwischen Fahrzeuggeschwindigkeit und Massenfluss wird durch eine stetige Funktion dargestellt) eingestellt. Äquivalent kann auch eine wegabhängige Fördermenge definiert werden.
  • In der EP 1 181 179 B1 wird eine Methode beschrieben, in der ein Gleitschutzsystem den Bremszylinderdruck einer Achse ohne Streuanlage bei schlechten Haftwerten so weit herunterregelt, dass kein Blockieren der Räder auftritt. Der sich dabei einstellende Bremszylinderdruck und der Bremszylinder-Solldruck werden ins Verhältnis gesetzt und dies als Maß für den Massenfluss herangezogen. In der WO 2005 077 679 A1 wird eine Einrichtung beschrieben, die eine optische Überwachung des Flusses von Streugut ermöglicht.
  • Die DE 10 2011 113 085 A1 offenbart eine Partikelstreuanlage für ein Schienenfahrzeug.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Verfahren zum Steuern einer Ausbringeinrichtung für Reibwertmodifikatoren sowie eine entsprechende Steuereinrichtung zu schaffen. Um das Anfahren, Beschleunigen und Bremsen bei Schienenfahrzeugen zu optimieren und bei schlechtesten Bedingungen auch erst zu ermöglichen, muss die Haftreibung zwischen Rad und Schiene verbessert werden. Schlechte Haftreibung wird verursacht einerseits durch den materiellen Rad- und Schienenzustand, wie beispielsweise (Rollkontakt-)Materialermüdung, Rost, und andererseits durch Umwelteinflüsse, wie beispielsweise natürliche Umwelteinflüsse (Schnee, Eis, Feuchte, Regen, Staub, Laub, etc.) und Umweltverschmutzung (Öl, Fett, Feinstaub, etc.) sowie deren Kombinationen, die sich auf Rad und Schiene ablagern.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Steuereinrichtung für eine Ausbringeinrichtung für Reibwertmodifikatoren für ein Schienenfahrzeug sowie ein Verfahren zum Steuern einer Ausbringeinrichtung für Reibwertmodifikatoren für ein Schienenfahrzeug gemäß den Hauptansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
  • Unterschiedliche Reibwertmodifikatoren bieten in unterschiedlichen Situationen unterschiedliche Vorteile. Wenn eine Ausbringeinrichtung für Reibwertmodifikatoren für ein Schienenfahrzeug zumindest zwei Vorratsbehälter für Reibwertmodifikatoren aufweist, so kann in unterschiedlichen Situationen der optimale Reibwertmodifikator oder eine Mischung verschiedener Reibwertmodifikatoren gewählt werden. Dabei können auch die Vorteile fluider Reibwertmodifikatoren genutzt werden.
  • Ein Verfahren zum Steuern einer Ausbringeinrichtung für Reibwertmodifikatoren für ein Schienenfahrzeug umfasst die folgenden Schritte:
    Einlesen eines Regelsignals, wobei das Regelsignal Umweltdaten und/oder einen Haftreibwert zwischen einer Schiene und einem Rad des Schienenfahrzeugs repräsentiert;
  • Bestimmen eines Steuersignals für die Ausbringeinrichtung unter Verwendung des Regelsignals, wobei das Steuersignal eine Information über eine erste Fördermenge für einen ersten Reibwertmodifikator und eine zweite Fördermenge für einen zweiten Reibwertmodifikator umfasst;
  • Bereitstellen des Steuersignals an eine Schnittstelle zu einer ersten Dosiereinrichtung und zu der einer Dosiereinrichtung;
  • Einlesens eines ersten Füllstands eines ersten Vorratsbehälters und eines zweiten Füllstand eines zweiten Vorratsbehälters;
  • Vergleichen der Füllstände mit einer vordefinierten Mindestfüllmenge, um im Schritt des Bestimmens das Steuersignal mit dem Ziel des Einsparens des Reibwertmodifikators anzupassen und ein Geschwindigkeitsanpassungssignal zum Anpassen der Fahrzeuggeschwindigkeit im Schritt des Bereitstellens bereitzustellen.
  • Eine entsprechend Ausbringeinrichtung für Reibwertmodifikatoren für ein Schienenfahrzeug weist die folgenden Merkmale auf:
    • einen ersten Vorratsbehälter für einen ersten Reibwertmodifikator und zumindest einem zweiten Vorratsbehälter für einen zweiten von dem ersten Reibwertmodifikator verschiedenen Reibwertmodifikator; und
    • eine erste Dosiereinrichtung für den ersten Vorratsbehälter und eine zweite Dosiereinrichtung für den zweiten Vorratsbehälter, wobei ansprechend auf ein Steuersignal der erste Reibwertmodifikator und/oder der zweite Reibwertmodifikator und/oder eine Mischung aus dem ersten und dem zweiten Reibwertmodifikators ausbringbar ist.
  • Ein Schienenfahrzeug kann eine Ausbringeinrichtung für Reibwertmodifikatoren aufweisen. Unter einem Schienenfahrzeug kann dabei verstanden werden ein motorisiertes Schienenfahrzeug, wie beispielsweise eine Lokomotive oder ein Triebwagen, oder ein unmotorisiertes Schienenfahrzeug, wie beispielsweise ein Waggon. Unter einem Reibwertmodifikator kann dabei ein Mittel zum Verbessern der Adhäsion oder des Kraftschlusses zwischen Rädern und Schiene verstanden werden. Die Ausbringeinrichtung kann für feste, granulare, pastöse oder flüssige Reibwertmodifikatoren sowie feste Schleifmittel für ein Schienenfahrzeug zum Ausbringen zwischen Schiene und Rad vorgesehen sein. So kann unter einem Reibwertmodifikator Streugut, Partikel eines Streuguts oder ein Fluid, insbesondere eine Flüssigkeit, verstanden werden. Ein Reibwertmodifikator kann dazu geeignet sein, einen Kraftschluss zwischen Schiene und Rad zu verbessern, etwa indem eine Reibung zwischen Rad und Schiene erhöht wird. Die Ausbringeinrichtung weist zumindest zwei Vorratsbehälter zur Aufnahme und Bereitstellung von Reibwertmodifikatoren wie einer Flüssigkeit oder Streugut beziehungsweise Partikeln auf. Dabei können in unterschiedlichen Behältern Reibwertmodifikatoren unterschiedlichen Materials, unterschiedlicher Größen, unterschiedlicher Viskosität und/oder unterschiedlicher Beschaffenheit vorgesehen sein. Der erste Vorratsbehälter ist ausgebildet für einen ersten Reibwertmodifikator in Form einer reibwertmodifizierenden Flüssigkeit und der zumindest zweite Vorratsbehälter ist ausgebildet für einen zweiten von dem ersten Reibwertmodifikator verschiedenen Reibwertmodifikator. Die Ausbringeinrichtung weist zumindest eine Dosiereinrichtung auf, die ausgebildet ist, ansprechend auf ein Steuersignal einen Reibwertmodifikator aus einem der Vorratsbehälter oder eine Mischung von Reibwertmodifikatoren aus zumindest zwei verschiedenen Vorratsbehältern bereitzustellen oder alternativ auf eine Schiene auszubringen. Alternativ kann jedem Vorratsbehälter eine Dosiereinrichtung zugeordnet sein. Dabei kann die Dosiereinrichtung eine Fördereinrichtung umfassen. Die Dosiereinrichtung kann ausgebildet sein, Reibwertmodifikatoren aus zumindest zwei Vorratsbehältern, insbesondere dem ersten Vorratsbehälter und dem zweiten Vorratsbehälter zu mischen, um eine entsprechende Reibwertmodifikatormischung auf die Schiene auszubringen. Die auszubringende Menge oder der auszubringende Massenfluss des zumindest einen Reibwertmodifikators kann vor dem Verlassen der Dosiereinrichtung oder vor einem Auftreffen auf der Schiene bestimmt werden oder alternativ erfasst werden. So kann ein gezieltes und/oder einstellbares Ausbringen einer bestimmten Menge in einer bestimmten Zeit und/oder ein Entnehmen einer entsprechenden zu entnehmenden Reibwertmodifikatormenge aus einem oder mehreren Vorratsbehältern realisiert werden. Eine Fördereinrichtung als Teil der Dosierungseinrichtung kann beispielsweise elektrisch, pneumatisch und/oder mechanisch wirken. Die Dosiereinrichtung kann ausgebildet sein, um ansprechend auf ein Steuersignal einen Reibwertmodifikator zu wählen. Dabei kann das Steuersignal eine Information über einen Vorratsbehälter, einen Reibwertmodifikator, eine Menge, einen Massenfluss oder eine Geschwindigkeit des auszubringenden Reibwertmodifikators umfassen.
  • Ein Reibwertmodifikator kann elektrisch leifähig sein, sodass zwischen Rad und Schiene ein elektrisch gut leitender Kontakt vorhanden ist. In einer Ausführungsform kann beispielsweise der erste Reibwertmodifikator Quarzsand und der zweite Reibwertmodifikator Aluminiumpartikel sein.
  • Durch Sand kann der elektrische Leitwert zwischen Rad und Schiene bis zur Isolation herabgesetzt werden. Durch die Isolation von Rad und Schiene können Gleisstromkreise des Schienenabschnittes gestört werden und Schienenabschnitte fälschlicherweise als frei gemeldet werden. Um eine Isolation zu vermeiden, kann elektrisch leitfähiges Streugut verwendet werden.
  • Die Dosierung des Streuguts kann pneumatisch durch Über- und/oder Unterdruck oder mechanisch durch einen Hubkolben, eine Schnecke oder ein Zellrad erfolgen. Die Stellgrößen zur Dosierung sind dabei Druck, Hub oder Pulsweite des Kolbens, Drehzahl der Schnecke oder des Zellrades. Die Dosierung eines fluiden Reibwertmodifikators kann mit einer Pumpe erfolgen. So können Reibwertmodifikatoren mittels einer Mechanik, mittels Luft oder mittels einer Pumpe dosiert und gleichzeitig oder alternativ gefördert werden. Um die definierten Massenflüsse erzeugen zu können, kann vorab im Versuch die Beziehung zwischen Stellgröße und Massenfluss bestimmt und durch eine Kennlinie dargestellt und in der Steuerung der Streuanlage abgelegt werden. Die Weiterbeförderung des dosierten Streuguts kann pneumatisch durch das Förderrohr erfolgen. Alternativ kann ein Fallrohr eingesetzt werden.
  • In einer Ausführungsform kann der erste Reibwertmodifikator eine reibwertmodifizierende Flüssigkeit sein.
  • Der zweite Reibwertmodifikator kann eine reibwertmodifizierende Flüssigkeit, ein granularer Reibwertmodifikator, ein pastöser Reibwertmodifikator oder ein festes Schleifmittel sein. Unterschiedliche Reibwertmodifikatoren können bei unterschiedlichen Rahmenbedingungen über unterschiedliche Eigenschaften zur Verbesserung der Reibung zwischen Rad und Schiene verfügen. Unterschiedliche Rahmenbedingungen können beispielsweise durch klimatische Einflüsse, wie Temperatur, Regen oder Feuchtigkeit und sich daraus ergebenden Effekten wie Eis oder Schnee hervorgerufen werden.
  • Die Ausbringeinrichtung kann zumindest einen weiteren Vorratsbehälter für zumindest einen weiteren Reibwertmodifikator und alternativ oder ergänzend eine weitere Dosiereinrichtung für den weiteren Vorratsbehälter umfassen. Dabei kann der zumindest eine weitere Reibwertmodifikator eine reibwertmodifizierende Flüssigkeit, ein granularer Reibwertmodifikator, ein pastöser Reibwertmodifikator oder ein festes Schleifmittel sein.
  • Die Ausbringeinrichtung kann zumindest einem Schmierstiftapplikator umfassen, der ausgebildet ist, um ansprechend auf das Steuersignal einen Spurkranz des Schienenfahrzeugs zu schmieren. Auch mit einem Schmierstiftapplikator kann der Reibwert zwischen Rad und Schiene beeinflusst werden. So kann eine weitere Möglichkeit zur Verbesserung des Kraftschlusses zwischen Rad und Schiene geschaffen werden.
  • Auch kann die Ausbringeinrichtung zumindest einem Reibstiftapplikator und/oder Schmierstiftapplikator aufweisen, der ausgebildet ist, um ansprechend auf das Steuersignal auf der Lauffläche eines Rades des Schienenfahrzeugs zu reiben.
  • Die Ausbringeinrichtung kann eine Einrichtung zur Überwachung eines Füllstands im ersten Vorratsbehälter und ergänzend oder alternativ im zweiten Vorratsbehälter aufweisen. Wenn die Ausbringeinrichtung weitere Vorratsbehälter umfasst, kann eine weitere Einrichtung oder weitere Einrichtungen den Füllstand der weiteren Vorratsbehälter überwachen.
  • Die Einrichtung zur Überwachung des Füllstandes kann als Grenzwertschalter zu einem bestimmten Füllstand, auch als binärer Füllstandsensor bezeichnet, ausgeführt sein. Die Einrichtung zur Überwachung des Füllstandes kann als Füllstandsensor zur steten Überwachung des Füllstandes, auch als analoger Füllstandsensor bezeichnet, ausgeführt sein.
  • Eine Steuereinrichtung für eine Ausbringeinrichtung für Reibwertmodifikatoren für ein Schienenfahrzeug ist eingerichtet, um die Schritte des genannten Verfahrens zum Steuern einer Ausbringeinrichtung in entsprechenden Einheiten auszuführen und/oder anzusteuern.:
    Die Steuereinrichtung kann eine Einrichtung zum Einlesen eines Regelsignals, wobei das Regelsignal Umweltdaten und/oder einen Haftreibwert zwischen einer Schiene und einem Rad des Schienenfahrzeugs repräsentiert, eine Einrichtung zum Bestimmen einer ersten Fördermenge für den ersten Reibwertmodifikator und einer zweiten Fördermenge für den zweiten Reibwertmodifikator unter Verwendung des Regelsignals, und eine Einrichtung zum Bereitstellen eines Steuersignals, wobei das Steuersignal eine Information über die erste Fördermenge und die zweite Fördermenge umfassen.
  • Dabei weist die Ausbringeinrichtung einen ersten Vorratsbehälter für einen ersten Reibwertmodifikator und zumindest einen zweiten Vorratsbehälter für einen zweiten von dem ersten Reibwertmodifikator verschiedenen Reibwertmodifikator sowie eine erste Dosiereinrichtung für den ersten Vorratsbehälter und eine zweite Dosiereinrichtung für den zweiten Vorratsbehälter auf. Ansprechend auf ein Steuersignal ist der erste Reibwertmodifikator und/oder der zweite Reibwertmodifikator und/oder eine Mischung des ersten und des zweiten Reibwertmodifikators ausbringbar. Eine Steuereinrichtung kann ein elektrisches Gerät sein, welches Signale empfängt, verarbeitet und in Abhängigkeit davon zumindest ein Steuersignal bereitstellt. Die Steuereinrichtung kann eine oder mehrere Schnittstellen aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein können. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil einer integrierten Schaltung sein, in der Funktionen der Steuereinrichtung umgesetzt sind. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind. Die Steuereinrichtung kann eine oder mehrere separate Komponenten wie etwa Steuergeräte aufweisen, die zur Datenübertragung untereinander verbunden sind. Die Steuereinrichtung kann mit einer Bremssteuereinrichtung zur Datenübermittlung verbunden oder verbindbar sein, etwa mit einem Bremsrechner, einem Gleitschutzrechner ergänzend oder alternativ einem Traktionsrechner. Die Steuereinrichtung kann auch als Teil einer Bremssteuereinrichtung oder Traktionssteuereinrichtung ausgebildet sein. Eine Steuereinrichtung kann dazu ausgebildet sein, Daten zu empfangen, die eine bestimmte Größe und/oder einen bestimmten Zustand repräsentieren. Es ist vorstellbar, dass derartige Daten einen bestimmten Zustand oder eine bestimmte Größe direkt angeben. Es kann auch vorgesehen sein, dass aus derartigen einen Zustand und/oder eine Größe angebenden Daten der jeweilige Zustand oder die jeweilige Größe bestimmbar ist. Die Einrichtung zum Einlesen eines Regelsignals kann als eine Schnittstelle ausgebildet sein, über die ein an der Schnittstelle anliegendes Regelsignal eingelesen werden kann. Unter Umweltdaten, die von dem Regelsignal repräsentiert werden können, können natürliche Umwelteinflüsse wie beispielsweise Schnee, Eis, Feuchte, Regen, Staub oder Laub und ergänzend oder alternativ Umweltverschmutzung wie beispielsweise Öl, Fett oder Feinstaub, sowie deren Kombinationen, die sich auf Rad und Schiene ablagern, verstanden werden. Unter den Umweltdaten können auch topografische Daten über den Schienenweg verstanden werden. Dabei können topografische Daten über den Schienenweg mit Informationen über den Schienenzustand kombiniert werden. Das von der Steuereinrichtung bestimmte Steuersignal kann an einer als Schnittstelle ausgebildeten Einrichtung zum Bereitstellen eines Steuersignals bereitgestellt werden. Dabei weist das Steuersignal eine Information über die erste Fördermenge und über die zweite Fördermenge auf. Wenn die Ausgabeeinrichtung für Reibwertmodifikatoren weiteren Vorratsbehälter aufweist, so kann das Steuersignal eine Information über die weitere Fördermenge für den weiteren Vorratsbehälter oder die weiteren Vorratsbehälter umfassen.
  • Unter Schienenzustand kann auch der elektrische Leitwert zwischen Rad und Schiene verstanden werden.
  • Ferner kann die Steuereinrichtung eine Einrichtung zum Einlesen eines momentanen Haftreibwertes zwischen Rad und Schiene aufweisen. Dabei kann die Einrichtung zum Bestimmen ausgebildet sein, die erste Fördermenge und die zweite Fördermenge unter Verwendung des momentanen Haftreibwertes und/oder einem Sollwert für den Haftreibwert zu bestimmen. Mit einer Kenntnis über den momentanen Haftreibwert kann eine Regelung auf den Haftreibwert erfolgen.
  • Die Steuereinrichtung kann eine Einrichtung zum Einlesen einer Information über den Fahrzustand des Fahrzeugs, insbesondere einer Fahrzeuggeschwindigkeit umfassen. Dabei kann die Einrichtung zum Bestimmen ausgebildet sein, die erste Fördermenge und ergänzend oder alternativ die zweite Fördermenge unter Verwendung der Information über den Fahrzustand zu bestimmen.
  • Beispielsweise kann die Steuereinrichtung eine Einrichtung zum Einlesen einer Information über den elektrischen Leitwert zwischen einem Rad und der Schiene aufweisen. Dabei kann die Einrichtung zum Bestimmen ausgebildet sein, die erste Fördermenge eines Reibwertmodifikators und/oder die zweite Fördermenge eines elektrisch leitfähigen Streumittels unter Verwendung der Information über die elektrische Leitfähigkeit zwischen einem Rad und der Schiene zu bestimmen.
  • Die Steuereinrichtung kann eine Einrichtung zum Einlesen einer Information über einen Füllstand des ersten Vorratsbehälters und/oder zumindest des zweiten Vorratsbehälters aufweisen. Dabei kann die Einrichtung zum Bestimmen ausgebildet sein, die erste Fördermenge und gleichzeitig oder alternativ zumindest die zweite Fördermenge unter Verwendung der Information über den Füllstand zu bestimmen.
  • Das Verfahren zum Steuern einer Ausbringeinrichtung kann einen weiteren Schritt des Einlesens aufweisen, bei dem eine Abweichung vom Sollwert des Massenflusses und der Granulatgeschwindigkeit eingelesen wird, wobei im Schritt des Bestimmens das Steuersignal auf einen vordefinierten Schwellwert überprüft wird, um ein Fehlersignal zu erzeugen und im Schritt des Bereitstellens das Fehlersignal bereitzustellen. So kann eine Steuereinrichtung, auf der das Verfahren ausgeführt wird, auf Abweichungen von dem Sollwert des Massenflusses und der Granulatgeschwindigkeit, die durch nicht näher bestimmte Störfaktoren verursacht werden, mittels Nachregeln der Stellgrößen reagieren. Bei Abweichungen von einem vordefinierten Schwellwert, beispielsweise bei Abweichen von einem vorher in der Steuereinrichtung abgelegten Grenzwert, kann eine Fehlermeldung generiert werden, die an die Fahrzeug-, Brems- und/oder Traktionssteuerung übermittelt und weiterverarbeitet wird.
  • Das Verfahren ermöglicht es, dass bei Unterschreiten einer vordefinierten Mindestfüllmenge, das heißt eines vorher abgelegten oder definierten Grenzwertes für den minimalen Füllstand der Vorratsbehälter eine Fehlermeldung generiert werden, die beispielsweise der Fahrzeug-, Brems- und/oder Traktionssteuerung bereitgestellt oder an diese übertragen wird. Danach kann auf alternative Kennlinien, welche zum Ziel die Einsparung von Reibwertmodifikator haben, unter der Voraussetzung einer niedrigeren Höchstgeschwindigkeit, umgeschaltet werden.
  • Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens verwendet wird, wenn das Programm auf einem Computer oder einer Steuereinrichtung ausgeführt wird.
  • Eine Ausbringeinrichtung für Reibwertmodifikatoren kann mindestens eine Dosierungseinrichtung aufweisen, die dazu vorgesehen sein kann, ein Streugut und/oder Partikel eines Streuguts auf eine Schiene auszubringen. Das Streugut kann sich dabei insbesondere aus Partikeln zusammensetzen. In einer weiteren Dosierungseinrichtung kann eine reibwertmodifizierende Flüssigkeit vorgesehen sein. Die Partikel und/oder die Flüssigkeit können dazu geeignet sein, einen Kraftschluss zwischen Schiene und Rad zu verbessern, etwa indem sie eine Reibung zwischen Rad und Schiene erhöhen. Streugut kann beispielsweise Sand und/oder keramische Partikel umfassen. Eine Ausbringeinrichtung für Reibwertmodifikatoren kann mehrere Vorratsbehälter zur Aufnahme und Bereitstellung von Streugut beziehungsweise Partikeln beziehungsweise Flüssigkeiten aufweisen. Dabei können in unterschiedlichen Behältern Reibwertmodifikatoren unterschiedlichen Materials und/oder unterschiedlicher Größen und/oder unterschiedlicher Beschaffenheit vorgesehen sein. Eine Dosierungseinrichtung kann dazu ausgebildet sein, Reibwertmodifikatoren aus mehreren Vorratsbehältern auf eine Schiene auszubringen. Es kann vorgesehen sein, dass eine Dosierungseinrichtung es vermag, Reibwertmodifikatoren aus mehreren Vorratsbehältern zu mischen, um eine entsprechende Reibwertmodifikator-Mischung auf die Schiene auszubringen. Es ist vorstellbar, dass eine Dosierungseinrichtung dazu ausgebildet ist, nach Maßgabe der Steuereinrichtung eine Mischung aus Reibwertmodifikatoren unterschiedlicher Art und/oder Größe auszubringen. Insbesondere können dabei Reibwertmodifikatoren aus unterschiedlichen Vorratsbehältern vermischt werden. Zum Mischen der: Reibwertmodifikatoren können auch mehrere Fördereinrichtungen gleichzeitig angesteuert werden, die jeweils einzelnen Vorratsbehältern zugeordnet sein können. Eine Ausbringeinrichtung kann eine oder mehrere Dosierungseinrichtungen mit jeweils zugeordneten Vorratsbehältern aufweisen. Die Ausbringeinrichtung kann über mehrere Vorratsbehälter verfügen, um Reibwertmodifikatoren aufzunehmen.
  • Eine Dosierungseinrichtung kann dazu ausgebildet sein, einen Reibwertmodifikator, ein Streugut oder Partikel eines Streuguts auf die Schiene oder direkt in einen Spalt zwischen einem Rad und der Schiene auszubringen. Eine Dosiereinrichtung kann dazu ausgebildet sein, Reibwertmodifikatoren aus mehreren Vorratsbehältern auf die Schiene auszubringen. Dabei kann vorgesehen sein, dass eine Dosiereinrichtung derart durch die Steuereinrichtung ansteuerbar ist, dass Parameter einer auszubringenden Menge eines oder mehrerer Reibwertmodifikatoren einstellbar sind. Es ist vorstellbar, dass in unterschiedlichen Vorratsbehältern der Ausbringeinrichtung unterschiedliche Reibwertmodifikatoren aufnehmbar sind. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass sich unterschiedliche Reibwertmodifikatoren hinsichtlich Material, Größe, elektrischer Leitfähigkeit und/oder Form voneinander unterscheiden. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass in einem Vorratsbehälter eine Art von Partikeln mit einer bestimmten Größe und aus einem bestimmten Material aufgenommen sind, während in einem anderen Vorratsbehälter Partikel aus einem anderen Material und/oder einer anderen Größe aufgenommen sind und in einem weiteren Vorratsbehälter eine reibwertmodifizierende Flüssigkeit oder Paste aufgenommen ist. Eine Partikelgröße kann sich hierbei beispielsweise auf eine durchschnittliche Partikelgröße beziehen. Es kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, die Ausbringeinrichtung zum Ausbringen unterschiedlicher Reibwertmodifikatoren wie beispielsweise Flüssigkeiten, Partikel oder Streugüter anzusteuern. Es ist vorstellbar, dass die Steuereinrichtung es vermag, die Ausbringeinrichtung zum Ausbringen von Reibwertmodifikatoren aus mehreren Vorratsbehältern basierend auf Reibwertmodifikator-Eigenschaftsdaten anzusteuern. Reibwertmodifikator-Eigenschaftsdaten können dabei in einer Speichereinrichtung der Steuereinrichtung gespeichert sein und beispielsweise Reibeigenschaften und/oder Härte und/oder Material und/oder Größe und/oder Rieseleigenschaften der Partikel und/oder fluidische Eigenschaften betreffen. Die Ausbringeinrichtung kann dabei dazu ausgebildet sein, dass sie nach Maßgabe der Steuereinrichtung Reibwertmodifikatoren aus unterschiedlichen Vorratsbehältern auf die Schiene auszubringen vermag. Unter einem Reibwertmodifikator können dabei Partikel, Flüssigkeiten oder Reibstifte sowie Pasten verstanden werden.
  • Die Ausbringeinrichtung kann insbesondere mehrere Vorratsbehälter und mehrere Dosierungseinrichtungen aufweisen, wie sie hierin beschrieben sind. Es ist vorstellbar, dass die Ausbringeinrichtung es vermag, unterschiedliche Reibwertmodifikatoren wie beispielsweise unterschiedliche Streugüter oder Flüssigkeiten auf die Schiene auszubringen. Reibwertmodifikatoren können sich insbesondere hinsichtlich Material, Größe und/oder Beschaffenheit unterscheiden.
  • Vorteilhaft kann in einer Ausführungsform eine vollständige Wirküberwachung der Reibwertmodifikation durchgeführt werden. So kann eine Basis geschaffen werden, das System zur Reibwertmodifikation in die Bremsberechnung als sicherheitsrelevanten Teil zu berücksichtigen (SIL nach EN50126, EN50128, EN50129). Dabei können ein optimierter Einsatz unterschiedlicher Reibwertmodifikatoren und ein optimierter Massenfluss der Reibwertmodifikatoren in Abhängigkeit des momentanen Haftreibwertes erzielt werden. Von Vorteil ist auch eine vollautomatische Überprüfung des Systems im Stand und während der Fahrt bei Aktivierung.
  • Vorteilhaft kann in einer Ausführungsform eine Überwachung der Leitfähigkeit zwischen Rad und Schiene sein, um bei Unterschreiten einer Mindestleitfähigkeit beim Bremsen elektrisch leitfähige Reibwertmodifikatoren auszubringen. Elektrisch leitfähige Reibwertmodifikatoren können auch außerhalb des Bremsvorganges bei Unterschreiten einer Mindestleitfähigkeit ausgebracht werden.
  • So kann eine Basis geschaffen werden, das System zur Reibwertmodifikation unabhängig von der Forderung, unter bestimmten kleinen Geschwindigkeiten beim Bremsen keinen Reibwertmodifikator oder diesen nur mit Auflagen verwenden zu dürfen, zu machen. Dadurch kann eine Störung der sicherheitsrelevanten Gleisstromkreise durch Reibwertmodifikatoren ausgeschlossen werden.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung eines Schienenfahrzeugs mit einer Ausbringeinrichtung für Reibwertmodifikatoren gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    Fig. 2
    eine schematische Darstellung einer Steuereinrichtung für eine Ausbringeinrichtung für Reibwertmodifikatoren für ein Schienenfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
    Fig. 3
    eine schematische Darstellung einer Ausbringeinrichtung für Reibwertmodifikatoren gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    Fig. 4
    eine schematische Darstellung einer Ausbringeinrichtung für Reibwertmodifikatoren mit einer Steuereinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
    Fig. 5
    ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Steuern einer Ausbringeinrichtung für Reibwertmodifikatoren für ein Schienenfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • In der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Zeichnungen dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente weggelassen wird.
  • Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Schienenfahrzeugs 100 mit einer Ausbringeinrichtung 102 für Reibwertmodifikatoren 104, 106 gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • Die Ausbringeinrichtung 102 verfügt über einen ersten Vorratsbehälter 108 für einen ersten Reibwertmodifikator 104 und einen zweiten Vorratsbehälter 110 für einen zweiten Reibwertmodifikator 106. Der erste Reibwertmodifikator 104 ist verschieden von dem zweiten Reibwertmodifikator 106.
  • In einem Ausführungsbeispiel ist der erste Vorratsbehälter 108 für einen ersten Reibwertmodifikator 104 in Form einer reibwertmodifizierenden Flüssigkeit ausgebildet.
  • Weiterhin verfügt die Ausbringeinrichtung 102 über eine erste Dosiereinrichtung 112 für den ersten Vorratsbehälter 108 und und eine zweite Dosiereinrichtung 114 für den zweiten Vorratsbehälter 110. Die Ausbringeinrichtung 102 ist mit einer Steuereinrichtung 116 für die Ausbringeinrichtung für einen Reibwertmodifikator 104, 106 verbunden. Die Steuereinrichtung 116 stellt ein Steuersignal 118 bereit. Ansprechend auf das Steuersignal 118 kann die erste Dosiereinrichtung 112 eine bestimmbare Menge des ersten Reibwertmodifikators 104 und die zweite Dosiereinrichtung 114 eine bestimmbare Menge des zweiten Reibwertmodifikators 106 bereitstellen. Ansprechend auf das Steuersignal 118 können die Dosiereinrichtung 112, 114 eine bestimmbare Menge einer bestimmbare Mischung des ersten Reibwertmodifikators 104 und des zweiten Reibwertmodifikators 106 ausbringen. Dabei sind Dichtungen und Fördereinrichtungen der Dosiereinrichtung 112, 114 an die Eigenschaften der jeweiligen Reibwertmodifikatoren 104, 106 angepasst.
  • Die Ausbringeinrichtung 102 weist ein Förderrohr 120 auf. In einem Ausführungsbeispiel ist das Förderrohr 120 als ein Schlauch ausgebildet. An einem Ende des Förderrohrs 120 tritt der Reibwertmodifikator 104, 106 aus und wird in einen Spalt zwischen einem Rad 122 des Schienenfahrzeugs 100 und der Schiene 124, auf der das Schienenfahrzeug 100 fährt, ausgebracht oder eingeblasen.
  • In einem Ausführungsbeispiel besteht die auch als Sandungsmodul 102 bezeichenbare Ausbringeinrichtung 102 aus zwei Sandkästen 110 und einem Flüssigkeitsbehälter als Vorratsbehälter 108, mit je einer pneumatisch oder mechanisch gesteuerten Dosier- und Fördereinrichtung und einem Schlauch als Förderrohr 120. An dem Förderrohr 120 kann optional ein Fördersensor angeordnet sein, der basierend auf der Messung der den Granulatpartikeln anhaftenden elektrischen Ladung mittels einer den Massestrom umfassenden Antenne, in welche eine Ladungsverschiebung influenziert wird, die Fördermenge oder den Massenstrom des Reibwertmodifikators misst.
  • Die den Massenstrom umfassende Antenne kann alternativ als Kondensator ausgebildet sein, mit dem die elektrische Suszeptibilität des Massestroms gemessen wird. Parallel zum Pfad des Massenstroms kann eine parallele Kompensationsantenne einen Teil eines vom Massenstrom abgezweigten Förderluftstroms Umfassen, um die elektrische Suszeptibilität der Förderluft zu messen. Damit kann ein Fehler durch die elektrische Suszeptibilität der Luft kompensiert werden.
  • Zur Detektion der Partikelgeschwindigkeit wird mittels einer zweiten gleichartigen Antenne, welche in einem bestimmten Abstand in Flussrichtung montiert ist, das Antennensignal verglichen und daraus die Granulatgeschwindigkeit berechnet. Der Fördersensor kann auch im Sandheizungsrohr ("SHR") integriert sein. Je nach Ausführungsbeispiel kann die Steuereinrichtung 116 in einer Bremssteuerung des Schienenfahrzeugs 100 integriert sein, welche je nach Anforderung der Fahrzeugsteuerung unter Verwendung des Schienenzustands, der Umgebungsbedingungen und/oder der vorher ermittelten Partikeldaten einen der Vorratsbehälter 110, beziehungsweise Sandkästen 110, zum Streuen eines Reibwertmodifikators oder den Vorratsbehälter 108, beziehungsweise Flüssigkeitsbehälter 108 zum Ausbringen einer reibwertmodifizierenden Flüssigkeit auf die Schiene 124 anspricht. Eine Einrichtung innerhalb der Bremssteuerung ist zur Erfassung des momentanen Haftreibwertes zwischen Rad 122 und Schiene 124 ausgebildet. Optional kann in den Vorratsbehältern 108, 110 ein Füllstandssensor oder Sandstandssensor angeordnet sein.
  • Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Steuereinrichtung 116 für eine Ausbringeinrichtung 102 für Reibwertmodifikatoren 104, 106 für ein Schienenfahrzeug 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei der Steuereinrichtung 116 kann es sich um eine in Fig. 1 gezeigte Steuereinrichtung 116 für ein Schienenfahrzeug 100 handeln. Die Steuereinrichtung 116 weist eine Einrichtung 226 zum Einlesen eines Regelsignals 228, eine Einrichtung 230 zum Bestimmen einer ersten Fördermenge 232 für den ersten Reibwertmodifikator 104 und einer zweiten Fördermenge 234 für den zweiten Reibwertmodifikator 106 unter Verwendung des Regelsignals 228 sowie eine Einrichtung 236 zum Bereitstellen des Steuersignals 118 auf. Das Regelsignal 228 repräsentiert Umweltdaten und ersatzweise oder ergänzend einen Haftreibwert zwischen einer Schiene und einem Rad des Schienenfahrzeugs. Das Steuersignal 118 umfasst eine Information über die erste Fördermenge 232 und die zweite Fördermenge 234.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Steuereinrichtung 116 eine Einrichtung zum Einlesen eines momentanen Haftreibwertes zwischen Rad und Schiene auf. Wenn die Steuereinrichtung 116 eine Einrichtung zum Einlesen des momentanen Haftreibwertes aufweist, ist die Einrichtung 230 zum Bestimmen ausgebildet, die erste Fördermenge und die zweite Fördermenge unter Verwendung des momentanen Haftreibwertes ersatzweise oder ergänzend einem Sollwert für den Haftreibwert zu bestimmen. Dies gilt selbstverständlich auch für weitere Fördermengen, wenn die anzusteuernde Ausbringeinrichtung über weitere Vorratsbehälter für weitere Reibwertmodifikatoren verfügt.
  • In einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Steuereinrichtung 116 eine Einrichtung zum Einlesen einer Information über den Fahrzustand auf, insbesondere einer Information über eine Fahrzeuggeschwindigkeit. Wenn die Steuereinrichtung 116 eine Einrichtung zum Einlesen einer Information über den Fahrzustand aufweist, ist die Einrichtung 230 zum Bestimmen ausgebildet, die erste Fördermenge ersatzweise oder ergänzend die zweite Fördermenge unter Verwendung der Information über den Fahrzustand, insbesondere die Fahrzeuggeschwindigkeit, zu bestimmen.
  • In einem Ausführungsbeispiel weist die Steuereinrichtung 116 eine Einrichtung zum Einlesen einer Information über einen Füllstand des ersten Vorratsbehälters und ersatzweise oder ergänzend zumindest des zweiten Vorratsbehälters auf. Wenn die Steuereinrichtung 116 eine Einrichtung zum Einlesen einer Information über einen Füllstand aufweist, ist die Einrichtung 230 zum Bestimmen ausgebildet, die erste Fördermenge und zumindest die zweite Fördermenge unter Verwendung der Information über den Füllstand zu bestimmen. Weiterhin kann die Fahrzeuggeschwindigkeit angepasst werden, um den Verbrauch von Reibwertmodifikatoren zu senken.
  • Die genannten Einrichtungen zum Einlesen können in einem Ausführungsbeispiel in einer gemeinsamen Einrichtung zum Einlesen, die als eine Schnittstelle ausgebildet sein kann, zusammengefasst sein. Dabei kann auch die Einrichtung 226 zum Einlesen eines Regelsignals 228 mit einer oder mehreren der optionalen Einrichtungen zum Einlesen in einer Schnittstelle oder ersatzweise einer Einrichtung zum Einlesen kombiniert werden.
  • Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausbringeinrichtung 102 für Reibwertmodifikatoren 104, 106 gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • Bei der Ausbringeinrichtung 102 kann es sich um ein Ausführungsbeispiel einer in Fig. 1 gezeigten Ausbringeinrichtung 102 handeln. Die Ausbringeinrichtung 102 weist einen ersten Vorratsbehälter 108, einen zweiten Vorratsbehälter 110 sowie einen weiteren Vorratsbehälter 338 auf. Dem ersten Vorratsbehälter 108 ist eine erste Dosiereinrichtung 112, dem zweiten Vorratsbehälter 110 ist eine zweite Dosiereinrichtung 114 und dem weiteren Vorratsbehälter 338 ist eine weitere Dosiereinrichtung 340 zugeordnet. Die Dosiereinrichtungen 108, 110, 338 weisen je einen Füllstandssensor 342 auf. An einem Förderrohr 120, welches mit den Vorratsbehältern 108, 110, 338 bzw. mit den Dosiereinrichtungen 112, 114, 340 verbunden ist, ist ein Fördersensor 344 angeordnet. Die Dosiereinrichtungen 112, 114, 340, der Fördersensor 344 sowie die Füllstandssensoren 342 sind mit einer Steuereinrichtung 116 verbunden. Die Steuereinrichtung 116 ist mit einer Bremssteuereinrichtung 346 verbunden. Die Bremssteuereinrichtung 346 ist mit einer am Rad 122 nicht sichtbar dargestellten Bremse 348 wirkverbunden.
  • Die Vorratsbehälter 108, 110, 338 sind ausgebildet zur Aufnahme von Reibwertmodifikatoren 104, 106, 350. So ist im ersten Vorratsbehälter 108 ein erster Reibwertmodifikator 104, im zweiten Vorratsbehälter 110 ein zweiter Reibwertmodifikator 106 und in weiteren Vorratsbehälter 338 ein weiterer Reibwertmodifikator 350 bevorratet.
  • In einem Ausführungsbeispiel ist der zweite Reibwertmodifikator 106 eine reibwertmodifizierende Flüssigkeit ersatzweise oder ergänzend ein granularer Reibwertmodifikator und ersatzweise oder ergänzend ein pastöser Reibwertmodifikator und alternativ oder ergänzend ein festes Schleifmittel.
  • In einem optionalen Ausführungsbeispiel weist die Ausbringeinrichtung 102 zumindest einen weiteren Vorratsbehälter 338 für einen weiteren Reibwertmodifikator 350 und/oder eine weitere Dosiereinrichtung 340 für den weiteren Vorratsbehälter 338 auf.
  • In einem optionalen Ausführungsbeispiel weist die Ausbringeinrichtung 102 zumindest einen Schmierstiftapplikator auf, der ansprechend auf das Steuersignal einen Spurkranz des Schienenfahrzeugs schmiert.
  • In einem optionalen Ausführungsbeispiel weist die Ausbringeinrichtung 102 zumindest einen Reibstiftapplikator und/oder Schmierstiftapplikator auf, der ansprechend auf das Steuersignal auf der Lauffläche eines Rades des Schienenfahrzeugs reibt.
  • In einem optionalen Ausführungsbeispiel weist die Ausbringeinrichtung 102 eine Einrichtung 342 zur Überwachung eines Füllstands im ersten Vorratsbehälter 108 und gleichzeitig oder alternativ im zweiten Vorratsbehälter 110 auf. Wenn die Ausbringeinrichtung 102 über zumindest einen weiteren Vorratsbehälter 338 verfügt, so kann auch der weitere Vorratsbehälter über eine Einrichtung 342 zur Überwachung des Füllstands verfügen. Die Einrichtung 342 zur Überwachung des Füllstands kann als ein Füllstandssensor 342 oder alternativ als Partikelstandsensor 342 oder als Flüssigkeitsstandsensor 342 zur Überwachung eines minimalen Füllstandgrenzwertes im Vorratsbehälter ausgebildet sein.
  • Das in Fig. 3 beschriebene Ausführungsbeispiel zeigt eine Ausbringeinrichtung 102 als ein fahrzeuggebundenes System. Dabei kann eine oder können mehrere Anlagen zur Ausbringung eines granulären Haftwertmodifikators vor einem Rad vorgesehen sein. Eine Ausbringeinrichtung 102 besteht in einem Ausführungsbeispiel aus mehreren Vorratsbehältern 108, 110, 338, einer oder mehreren Dosier- und Fördereinrichtungen 112, 114, 340, einem Förderrohr 120, einem Fördersensor 344 zur Detektion des Massenflusses und/oder der Geschwindigkeit des Granulats, einer Steuereinrichtung 116, einer Einrichtung 346 innerhalb der Brems- und Traktionssteuerung zur Erfassung des momentanen Haftreibwertes zwischen Rad 122 und Schiene 124 sowie einer Einrichtung 342 zur Überwachung des Füllstandes im Vorratsbehälter. Die Dosier- und Fördereinrichtung 112, 114, 340 ist in der Art ausgeführt, dass der Massenfluss über eine Stellgröße durch die Steuerung respektive Steuereinrichtung 116 eingestellt und aktiviert werden kann. In der Steuereinrichtung 116 sind die zuvor ermittelten Kennlinien von Stellgröße über Massenfluss und optimaler Massenfluss und Reibwertmodifikator über Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder momentanen Haftreibwert abgelegt. Der Fördersensor 344 detektiert den Massenfluss und/oder die Granulatgeschwindigkeit. Bei mehreren Vorratsbehältern 108, 110, 338 und/oder Dosier- und Fördereinrichtungen 112, 114, 340 pro Rad 122 sind die Vorratsbehälter 108, 110, 338 mit unterschiedlichen Reibwertmodifikatoren 104, 106, 350 (unterschiedliches Material, Größe, Beschaffenheit) befüllt. Je nach momentanen Umwelteinflüssen und momentanen Haftreibbedingungen kann somit aus einem bestimmten oder einer Kombination der Vorratsbehälter 108, 110, 338 Reibwertmodifikator 104, 106, 350 gefördert werden. Die Einrichtung 342 zur Überwachung des Füllstandes ist ausgeführt als Füllstandsensor oder Füllstandgrenzschalter. Die Einrichtung 346 innerhalb der Brems- und/oder Traktionssteuerung ermittelt bei Ansprechen von Gleit- oder Schleuderschutz den momentanen Haftreibwert und übermittelt diesen gemeinsam mit Fahrzeuggeschwindigkeit und Anforderung der Reibwertmodifikation an die Steuereinrichtung 116. Auf Basis des von der Brems- und Traktionssteuerung 346 ermittelten momentanen Haftreibwertes und der momentanen Geschwindigkeit wird die Stellgröße entsprechend der in der Steuereinrichtung 116 abgelegten Kennlinien eingestellt. Der Massenfluss wird mittels dem Fördersensor 344 überwacht. Die Steuereinrichtung 116 reagiert auf Abweichungen vom Sollwert des Massenflusses und der Granulatgeschwindigkeit, die durch nicht näher bestimmte Störfaktoren verursacht werden, mittels Nachregeln der Stellgrößen. Bei Abweichungen, die einen vorher in der Steuereinrichtung 116 abgelegten Grenzwert übersteigen, generiert die Steuereinrichtung 116 eine Fehlermeldung, die an die Fahrzeug-, Brems- und/oder Traktionssteuerung übermittelt wird. Bei Unterschreiten eines vorher in der Steuereinrichtung 116 abgelegten Grenzwertes für den minimalen Füllstand der Vorratsbehälter 108, 110, 338 generiert die Steuereinrichtung 116 eine Fehlermeldung, die an die Fahrzeug-, Brems- und/oder Traktionssteuerung übermittelt wird. Danach kann auf alternative Kennlinien, welche zum Ziel die Einsparung von Reibwertmodifikator haben, unter der Voraussetzung einer niedrigeren Höchstgeschwindigkeit umgeschaltet werden. Der momentane Haftreibwert wird durch die Traktionssteuerung 346 laufend ermittelt und mit dem Sollwert in der Steuereinrichtung 116 verglichen. Bei Abweichungen werden die Kennlinien entsprechend optimiert und die Daten für eine spätere Auswertung gespeichert.
  • In einem Ausführungsbeispiel generiert die Steuereinrichtung 116 bei nicht Erreichen eines vorher in der Steuereinrichtung 116 abgelegten Grenzwertes für den minimal zu erreichenden Haftreibwert eine Fehlermeldung, die an die Fahrzeug-, Brems- und/oder Traktionssteuerung übermittelt wird.
  • In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Ausbringeinrichtung 102 drei Vorratsbehälter 108, 110, 338 auf. In jedem Vorratsbehälter 108, 110, 338 sind unterschiedliche Reibwertmodifikatoren 104, 106, 350 aufgenommen, die sich nach Material, Größe und/oder Beschaffenheit unterscheiden und unterschiedliche Reibeigenschaften aufweisen. Beispielsweise kann in die Steuereinrichtung 116 dann, wenn in einem Vorratsbehälter 108, 110, 338 eine geringe Füllmenge vorliegt, das Maß oder die Menge an Reibwertmodifikator erhöht werden, das aus zumindest einem anderen Vorratsbehälter 108, 110, 338 entnommen wird.
  • Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausbringeinrichtung 102 für Reibwertmodifikatoren 104, 106, 350 mit einer Steuereinrichtung 116 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei der Ausbringeinrichtung 102 kann es sich um die bereits in Fig. 1 oder Fig. 3 gezeigte Ausbringeinrichtung 102 handeln. Die Ausbringeinrichtung 102 ist einem Rad 122 eines Schienenfahrzeugs zugeordnet. Die Ausbringeinrichtung 102 ist ausgebildet, in Fahrtrichtung 452 vordem Rad 122 zumindest einen Reibwertmodifikator auszubringen. Eine Steuereinrichtung 116 ist ausgebildet, Signale zu empfangen und ein Steuersignal 118 an eine Ansteuerung 454 für eine Mehrzahl an Vorratsbehälter 108, 110, 338 für Reibwertmodifikatoren auszugeben. Der erste Vorratsbehälter 108 ist ausgebildet zur Aufnahme einer Flüssigkeit als Reibwertmodifikator. Der zweite Vorratsbehälter 110 sowie ein weiterer Vorratsbehälter 338 sind zur Aufnahme eines zweiten bzw. weiteren Reibwertmodifikators vorgesehen, wobei die Reibwertmodifikatoren eine reibwertmodifizierende Flüssigkeit, ein granularer Reibwertmodifikator, ein pastöser Reibwertmodifikator oder alternativ ein festes Schleifmittel sein können. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel geht von dem zweiten Vorratsbehälter 110 und dem weiteren Vorratsbehälter 338 ein Förderrohr 120 in Richtung des Spalts zwischen der Schiene 124 und dem Rad 122, um in den Spalt einen Reibwertmodifikator einzubringen. Separat dazu geht von dem ersten Vorratsbehälter 108 ein weiteres Förderrohr 456 in Richtung des Spalts zwischen der Schiene 124 und dem Rad 122. In einem Ausführungsbeispiel ist an dem Förderrohr 120 ein Fördersensor 344 angeordnet, um den Massenfluss des Reibwertmodifikators in dem Förderrohr 120 zu überwachen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist am Ende des Förderrohrs 120 sowie am Ende des weiteren Förderrohrs 456 je eine Ausbringdüse 458 angeordnet.
  • In einem Ausführungsbeispiel ist in Fahrtrichtung 452 vor dem Rad 122 ein Sensor 460 zur Überwachung eines Verschmutzungsgrades der Schiene 124 angeordnet. Optional kann in Fahrtrichtung 452 hinter dem Rad 122 ein Sensor 462 zur Überwachung eines Schienenzustands angeordnet sein. Der Schienenzustand kann beispielsweise optisch oder elektrisch erfasst werden. Die Sensoren 460, 462 sind mit der Steuereinrichtung 116 verbunden. Optional kann von einer mit dem Rad 122 verbundenen Messeinrichtung ein übertragbarer Haftwert 464 ermittelt und der Steuereinrichtung 116 bereitgestellt werden.
  • In einem Ausführungsbeispiel kann der Steuereinrichtung 116 aus einer Datenbank oder einem Kataster unter Verwendung einer Information über eine Position des Schienenfahrzeugs eine Information über den Schienenzustand 466 bereitgestellt werden. Die Steuereinrichtung 116 kann die Sensorsignale der Sensoren 460, 462, eine Information über den übertragbaren Haftwert 464 und ergänzend oder alternativ eine Information über den Schienenzustand 466 verarbeiten und unter Verwendung der genannten Signale bzw. Informationen ein Steuersignal 118 bereitstellen.
  • In einem Ausführungsbeispiel ist die Ausbringeinrichtung 102 als ein Modul zur Reibwertmodifizierung pro Rad 122 ausgeführt und besteht aus einem Sandbehälter 110 mit grobem Quarz haltigem, Sand, einem Sandbehälter 338 mit feinem Korund haltigem Sand sowie einen Flüssigkeitsbehälter 108 mit Schmierstoff auf Kalkseifenfettbasis mit je einer pneumatisch oder mechanisch gesteuerten Dosier- und Fördereinrichtung 112, 114, 340 und einem Schlauch als Förderrohr 120 sowie einem Schmierstiftapplikator 468 zur Spurkranzschmierung. Weiterhin umfasst die Ausbringeinrichtung Sensoren 344 (inklusive der in Fig. 4 nicht dargestellten Füllstandssensoren 342) an den Behältern 108, 110, 338 und Förderrohr 120 zur Detektion der Sandgeschwindigkeit und Sandfördermenge, der Flüssigkeitsfördermenge, der Füllstände der Behälter sowie der vorhandenen Schmierstiftlänge. Optional sind weitere Sensoren und Einrichtungen zur Erfassung des Schienenzustandes (Kataster, optische Abtastung, elektrische Leitfähigkeit zum Rad, ...), des Witterungszustandes, der Schienenlage (Kurve, Gerade, Steigung, Neigung, ...), der Fahrzeuggeschwindigkeit, des Traktions-, Bremszustandes sowie des Gleit-Schleuderschutzzustands vorgesehen. Die Steuereinrichtung 116 ist ausgebildet, als eine Steuerung, die in Abhängigkeit der oben stehenden, erfassten bzw. bekannten Daten (Reibwertmodifikator, Umweltbedingungen, Schienenzustand, Fahrzustand, ...) den entsprechend optimalen Reibwertmodifikator (Quarzsand, Schmierstoff, ...) ausbringt bzw. die entsprechende Dosier- und Fördereinrichtung aktiviert und entsprechend nachregelt.
  • Fig. 5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 500 zum Steuern einer Ausbringeinrichtung für Reibwertmodifikatoren für ein Schienenfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dem Schienenfahrzeug kann es sich um ein Ausführungsbeispiel eines in Fig. 1 bereits gezeigten Schienenfahrzeugs 100 handeln. So kann es sich bei der Ausbringeinrichtung um eine in Fig. 1, Fig. 3 oder Fig. 4 gezeigte Ausbringeinrichtung 102 handeln. Die Ausbringeinrichtung umfasst einen ersten Vorratsbehälter für einen ersten Reibwertmodifikator in Form einer reibwertmodifizierenden Flüssigkeit und zumindest einen zweiten Vorratsbehälter für einen zweiten von dem ersten Reibwertmodifikator verschiedenen Reibwertmodifikator und eine erste Dosiereinrichtung für den ersten Vorratsbehälter und eine zweite Dosiereinrichtung für den zweiten Vorratsbehälter. Dabei ist ansprechend auf ein Steuersignal der erste Reibwertmodifikator und/oder der zweite Reibwertmodifikator und/oder eine Mischung des ersten und des zweiten Reibwertmodifikators ausbringbar. Das Verfahren 500 weist einen Schritt 510 des Einlesens eines Regelsignals, einen Schritt 520 des Bestimmens eines Steuersignals für die Ausbringeinrichtung unter Verwendung des Regelsignals sowie einen Schritt 530 des Bereitstellens des Steuersignals auf. Dabei repräsentiert das Regelsignal Umweltdaten und alternativ oder ergänzend einen Haftreibwert zwischen einer Schiene und einem Rad des Schienenfahrzeugs. Das Steuersignal repräsentiert eine Information über eine erste Fördermenge für den ersten Reibwertmodifikator und eine zweite Fördermenge für den zweiten Reibwertmodifikator. Wenn die Ausbringeinrichtung über weitere Vorratsbehälter für weitere Reibwertmodifikatoren verfügt, so repräsentiert das Steuersignal auch weitere Fördermengen für die weiteren Reibwertmodifikatoren.
  • Die beschriebenen Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt.
    • Bezugszeichenliste
    • 100
    Schienenfahrzeug
    102
    Ausbringeinrichtung
    104
    erster Reibwertmodifikator, reibwertmodifizierende Flüssigkeit
    106
    zweiter Reibwertmodifikator
    108
    erster Vorratsbehälter
    110
    zweiter Vorratsbehälter
    112
    erste Dosiereinrichtung
    114
    zweite Dosiereinrichtung
    116
    Steuereinrichtung
    118
    Steuersignal
    120
    Förderrohr
    122
    Rad
    124
    Schiene
    226
    Einrichtung zum Einlesen eines Regelsignals
    228
    Regelsignal
    230
    Einrichtung zum Bestimmen
    232
    erste Fördermenge
    234
    zweite Fördermenge
    236
    Einrichtung zum Bereitstellen
    338
    weiterer Vorratsbehälter
    340
    weitere Dosiereinrichtung
    342
    Füllstandssensor
    344
    Fördersensor
    346
    Bremssteuereinrichtung
    348
    Bremse
    350
    weiterer Reibwertmodifikator
    452
    Fahrtrichtung
    454
    Ansteuerung
    456
    weiteres Förderrohr
    458
    Ausbringdüse
    460
    Sensor
    462
    Sensor
    464
    übertragbarer Haftwert
    466
    Information über Schienenzustand
    468
    Schmierstiftapplikator
    500
    Verfahren
    510
    Schritt des Einlesens eines Regelsignals
    520
    Schritt des Bestimmens eines Steuersignals
    530
    Schritt des Bereitstellens des Steuersignals

Claims (3)

  1. Verfahren (500) zum Steuern einer Ausbringeinrichtung (102) für Reibwertmodifikatoren (104, 106; 350) für ein Schienenfahrzeug (100), wobei die Ausbringeinrichtung (102) einen ersten Vorratsbehälter (108) für einen ersten Reibwertmodifikator (104) und zumindest einen zweiten Vorratsbehälter (110) für einen zweiten von dem ersten Reibwertmodifikator (104) verschiedenen Reibwertmodifikator (106) und eine erste Dosiereinrichtung (112) für den ersten Vorratsbehälter (108) und eine zweite Dosiereinrichtung (114) für den zweiten Vorratsbehälter (110) aufweist, wobei ansprechend auf ein Steuersignal (118) der erste Reibwertmodifikator (104) und/oder der zweite Reibwertmodifikator (106) und/oder eine Mischung des ersten Reibwertmodifikators (104) und des zweiten Reibwertmodifikators (106) ausbringbar ist, wobei das Verfahren (500) die folgenden Schritte umfasst:
    Einlesen (510) eines Regelsignals (228), wobei das Regelsignal (228) Umweltdaten und/oder einen Haftreibwert zwischen einer Schiene (124) und einem Rad (122) des Schienenfahrzeugs (100) repräsentiert;
    Bestimmen (520) eines Steuersignals (118) für die Ausbringeinrichtung (102) unter Verwendung des Regelsignals (228), wobei das Steuersignal (118) eine Information über eine erste Fördermenge für den ersten Reibwertmodifikator (104) und eine zweite Fördermenge für den zweiten Reibwertmodifikator (106) umfasst; und
    Bereitstellen (530) des Steuersignals (118) an eine Schnittstelle zu der ersten Dosiereinrichtung (112) und zu der zweiten Dosiereinrichtung (114),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Verfahren (500) einen weiteren Schritt des Einlesens umfasst, bei dem ein erster Füllstand des ersten Vorratsbehälters (108) und ein zweiter Füllstand des zweiten Vorratsbehälters (110) eingelesen wird, wobei in einem Schritt des Vergleichens die Füllstände mit einer vordefinierten Mindestfüllmenge verglichen werden, um im Schritt (520) des Bestimmens das Steuersignal (118) mit dem Ziel des Einsparens des Reibwertmodifikators (104, 106; 350) anzupassen und ein Geschwindigkeitsanpassungssignal zum Anpassen der Fahrzeuggeschwindigkeit im Schritt (530) des Bereitstellens bereitzustellen.
  2. Verfahren (500) gemäß Anspruch 1, mit einem weiteren Schritt des Einlesens, bei dem eine Abweichung vom Sollwert des Massenflusses und der Granulatgeschwindigkeit eingelesen wird, wobei im Schritt (520) des Bestimmens das Steuersignal (118) auf einen vordefinierten Schwellwert überprüft wird, um ein Fehlersignal zu erzeugen und im Schritt (530) des Bereitstellens bereitzustellen.
  3. Steuereinrichtung (116) für eine Ausbringeinrichtung (102) für Reibwertmodifikatoren (104, 106; 350) für ein Schienenfahrzeug (100), wobei die Ausbringeinrichtung (102) einen ersten Vorratsbehälter (108) für einen ersten Reibwertmodifikator (104) und zumindest einen zweiten Vorratsbehälter (110) für einen zweiten von dem ersten Reibwertmodifikator (104) verschiedenen Reibwertmodifikator (106) sowie eine erste Dosiereinrichtung (112) für den ersten Vorratsbehälter (108) und eine zweite Dosiereinrichtung (114) für den zweiten Vorratsbehälter (110) aufweist, wobei ansprechend auf ein Steuersignal (118) der erste Reibwertmodifikator (104) und/oder der zweite Reibwertmodifikator (106) und/oder eine Mischung des ersten Reibwertmodifikators (104) und des zweiten Reibwertmodifikators (106) ausbringbar ist, wobei die Steuereinrichtung (116) eingerichtet ist, um die Schritte des Verfahrens gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche in entsprechenden Einheiten auszuführen und/oder anzusteuern.
EP19210821.5A 2013-10-11 2014-10-10 Verfahren zum steuern einer ausbringeinrichtung für reibwertmodifikatoren für ein schienenfahrzeug Active EP3656625B1 (de)

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